JP3679020B2 - 風車駆動ヒートポンプと風車駆動冷凍システム - Google Patents
風車駆動ヒートポンプと風車駆動冷凍システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP3679020B2 JP3679020B2 JP2001105574A JP2001105574A JP3679020B2 JP 3679020 B2 JP3679020 B2 JP 3679020B2 JP 2001105574 A JP2001105574 A JP 2001105574A JP 2001105574 A JP2001105574 A JP 2001105574A JP 3679020 B2 JP3679020 B2 JP 3679020B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- compressor
- wind turbine
- windmill
- wind
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title claims description 41
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 35
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 24
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 8
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 10
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 5
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 5
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Wind Motors (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力エネルギを機械的エネルギに変換し、変換した機械的にエネルギにより稼働する圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器よりなる冷凍サイクルにおいて、
ａ、上記冷凍サイクルの蒸発器に大気より空気熱を導入し、蒸発潜熱を吸収して、 凝縮器より凝縮熱を温熱源として取り出す方式、
ｂ、上記冷凍サイクルの凝縮器に大気より空気冷熱を導入し、凝縮熱を吸収して、 蒸発器より蒸発潜熱を冷熱源として取り出す方式、
上記二方式よりなり冷温水を作るヒートポンプに蓄熱槽を付設した風車駆動ヒートポンプと、
上記ｂ方式の空冷冷凍サイクルに氷蓄熱槽を付設した風車駆動冷凍機システムとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より風力エネルギを熱エネルギに変換する手段としては、風力エネルギを電気的エネルギに変換し、変換した電気的エネルギによりヒートポンプないし冷凍サイクルを介して熱エネルギへの変換が行なわれてきている。
則ち、ヒートポンプを駆動する装置として１９７８年に発表された「風車とヒートポンプを使用した冷房システム」が知られている。このシステムはプロペラ式風車で風力エネルギを電気エネルギに変換して、蓄電池に充電し、直流発電機で冷凍サイクルを稼働させたものである。
【０００３】
また、実公昭６３−２９８８２号公報には、サボニウス形風車の誘導板をヒートポンプ装置の集放熱ユニットにした発明が開示されている。
この提案では、風力の方向に略直角な直立回転軸を持つ風力原動機で冷媒圧縮機を駆動し、その風力原動機への固定的風力誘導手段である誘導板に冷媒の通路を設けて、誘導板を加熱サイクルにあっては、冷媒の蒸発器とし、冷却サイクルにあっては、冷媒の凝縮器となるようにしている。圧縮機がサボニウス風車で動かされているので、風速が増す程この圧縮機の回転数が上がり、誘導板の空気との熱伝達率が増加でき、従来方式に比べ、効率良く風力エネルギから熱エネルギへの変換を行なうことができる。
【０００４】
また、特開平１１−８２２８４号公報には、「風力利用エネルギシステム」として、風力エネルギより高温熱エネルギ、低温熱エネルギ及び電力を組み合わせて生成するシステムに関する提案が開示されている。
上記提案は図３に示すように風力手段５０と、該風力手段５０により得られた機械的動力により熱サイクルを構成する圧縮機６０を駆動させて温熱エネルギを得る熱エネルギ変換手段７２と、前記熱サイクルの膨張タービン６２の駆動により発電させる電気エネルギ変換手段６５とより構成し、前記風力手段５０により得られた風力エネルギを高温高圧熱エネルギに変換して温熱の供給を可能にし、低温高圧熱エネルギにより膨張タービンを駆動させ電力を得る構成にしてある。
【０００５】
前記風力手段５０は、風車５１と、タワー５２上に設けた風車駆動軸５３の回転を地上の駆動軸５４に伝達する伝達機構５５と、増速機構５６と、流体継手５７とクラッチ５８とより構成する。
前記伝達機構５５は内蔵する二組の傘歯ギヤ５５ａ、５５ｂにより、風車に直結する水平回転を鉛直回転に変換し、さらに地上水平回転に変換させるとともに、風向に対し図示しないヨー駆動装置を介して風車５１を常に正対させる構造にしてある。
【０００６】
前記熱エネルギ変換手段７２は、前記クラッチを介して得られた機械的動力により駆動して大気を吸入圧縮して高温高圧空気を得る圧縮機６０と、得られた高温高圧空気６０ａより温熱を得る高温熱交換器６１と、該熱交換器を経由して低温になった高圧空気６０ｂの持つ機械的エネルギにより駆動して直結発電機Ｇを駆動させる膨張タービン６２とより構成してある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、風力エネルギによる圧縮機駆動により形成される熱サイクルに大気空気熱を併用することで、風車駆動ヒートポンプ及び風車駆動冷凍機システムを提供することを目的とする。
則ち、風力エネルギを機械的エネルギに変換し、変換した機械的エネルギにより稼働する圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器よりなる冷凍サイクルにおいて、
ａ、上記冷凍サイクルの蒸発器に大気より空気熱を導入し、蒸発潜熱を吸収して、 凝縮器より凝縮温熱を温熱源として取り出す方式と、
ｂ、上記冷凍サイクルの凝縮器に大気より空気冷熱を導入し、凝縮熱を吸収して、 蒸発器より蒸発潜熱を冷熱源として取り出す方式と、
上記二方式よりなるヒートポンプに蓄熱槽を付設した風車駆動ヒートポンプと、
上記ｂ方式の空冷冷凍サイクルに氷蓄熱槽を付設した風車駆動冷凍機システムとを提供するものである。
【０００８】
そこで、本発明の第１の発明の風車駆動ヒートポンプは、
風向きに常に正対する正対機構を備えたプロペラ型風車や垂直軸型風車により回転動力を得る風車駆動部と、該駆動部により得られた回転数を増速する増速機構と、クラッチ機構とを含む風車動力伝達部より得られた動力源を熱エネルギに変換する熱エネルギ変換装置において、
前記風車動力伝達部に接続された圧縮機と、同圧縮機から出た冷媒の流路を切り換える切換弁と、採熱用ヒーティングタワーと、凝縮器と、膨張弁とよりなる、空気熱源と風力動力源とにより作動するヒートポンプと、得られた冷熱を蓄熱する蓄熱槽とを備え、前記切換弁を切り換えることにより前記採熱用ヒーティングタワーを放熱用に、前記凝縮器を蒸発器に、前記蓄熱槽を温熱蓄熱用に切り換え可能としたことを特徴とする。
【０００９】
前記請求項１記載の発明は、風力エネルギから得られた機械的エネルギを熱媒体の圧縮に使用するとともに、前記熱媒体により形成されるヒートポンプの蒸発／凝縮過程に大気からの空気熱の放熱／採熱作用を併用したもので、得られた温熱／冷熱は蓄熱槽に適宜蓄熱するようにしてある。
【００１０】
なお、前記大気中からの空気熱の採熱／放熱はヒーティングタワーにより行い、採熱時には該ヒーティングタワーを蒸発器として作動させて蒸発潜熱を奪わせ、放熱時には前記ヒーティングタワーを凝縮器として作動させ、凝縮熱を大気中へ放出するようにしてある。
【００１１】
なお、上記ヒートポンプに使用する熱媒体にはブラインを使用し間接熱交換をする構成にしても良い。
【００１２】
なお、前記風車動力伝達部は、プロペラ風車使用の場合は風向き正対機構を持つ水平軸駆動部と、水平軸駆動を傘歯ギヤ駆動部を介して垂直回転駆動力を得ているが、ダリウス型やハイブリッド型の垂直軸型風車を使用する場合は前記垂直軸駆動に切り替える切り替え機構を必要としない。
【００１３】
また、前記請求項１記載の圧縮機は横型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記請求項１記載の圧縮機は立型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする。
【００１５】
上記請求項２、請求項３記載の発明は、横型圧縮機、立型圧縮機を使用する構成について記載したもので、圧縮機に水平軸駆動の横型圧縮機の使用の場合は、前記風車動力伝達部に垂直軸駆動を水平軸駆動に変換するための傘歯ギヤ駆動部の配設を必要とするが、圧縮機に垂直軸駆動の立型圧縮機の使用の場合は、上記水平軸駆動に変換するための傘歯ギヤ駆動部の配設は不要となる。
【００１６】
また、前記請求項１記載のヒーティングタワーは、風向きに正対して大気をヒーティングタワーの熱交換器の伝熱面へ誘導する誘導用の自動回動機構を持つ空気取り入れ口を設けたことを特徴とする。
【００１７】
前記請求項４記載の発明は、ヒーティングタワーの外気に接する伝熱面に上部より下方に吹き抜けるラッパ状大気誘導パスを設けるとともに、その基部に設けた回動機構により外気取り入れ口を風向に対し正対させて外気の取り入れと伝熱の効率化を図っている。
【００１８】
そして、本発明の第２の発明の風車駆動冷凍システムは、
風向きに常に正対する正対機構を備えたプロペラ型風車や垂直軸型風車により回転動力を得る風車駆動部と、該駆動部により得られた回転数を増速する増速機構と、クラッチ機構とを含む風車動力伝達部より得られた動力源を熱エネルギに変換する熱エネルギ変換装置において、
クーリングタワーと圧縮機と蒸発器と膨張弁とよりなる空冷冷凍サイクルと、得られた冷熱を蓄熱する氷蓄熱槽と、前記風車動力伝達部に接続された発電機及び蓄電池とを設け、前記空冷冷凍サイクルを運転して前記氷蓄熱槽に冷熱を蓄熱するとともに、前記空冷冷凍サイクルが運転停止する期間は前記発電機を駆動して前記蓄電池を充電させることを特徴とする。
【００１９】
前記請求項５記載の発明は、本発明の第２の発明である、風力エネルギを冷熱変換にのみ使用するようにした、風力駆動冷凍システムについて記載したもので、凝縮器の凝縮熱はクーリングタワーにより行なうようにした空冷式冷凍サイクルより構成し、圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁を一体構造として熱媒体にはアンモニアを使用する場合にも対応できるようにしてある。
そして、得られた冷熱は氷蓄熱槽に貯留し断続運転を余儀なくさせられる風力駆動に対応できる構成にしてある。
また、請求項５記載の冷凍サイクルが運転停止する期間は発電機を駆動させ、別途用意した蓄電池を充電する構成としたことを特徴とする。
前記請求項５記載の発明は、基準回転数の上下約２０％の範囲での運転をさせ、運転停止期間は風力の有効利用を図るため、発電機を駆動させて蓄電池に充電し、該蓄電池を介して電力の効率運転を行なうようにしてある。
【００２０】
なお、前記風車動力伝達部は、プロペラ風車使用の場合は風向き正対機構を持つ水平軸駆動部と、水平軸駆動を傘歯ギヤ駆動部を介して垂直回転駆動力を得ているが、ダリウス型やハイブリッド型の垂直軸型風車を使用する場合は前記垂直軸駆動に切り替える切り替え機構を必要としない。
【００２１】
また、前記請求項５記載の圧縮機は横型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする。
【００２２】
また、前記請求項５記載の圧縮機は立型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする。
【００２３】
上記請求項６、請求項７記載の発明は、横型圧縮機、立型圧縮機を使用する構成について記載したもので、圧縮機に水平軸駆動の横型圧縮機の使用の場合は、前記風車動力伝達部に垂直軸駆動を水平軸駆動に変換するための傘歯ギヤ駆動部の配設を必要とするが、圧縮機に垂直軸駆動の立型圧縮機の使用の場合は、上記水平軸駆動に変換するための傘歯ギヤ駆動部の配設は不要となる。
【００２４】
また、請求項５記載の冷凍サイクルは、圧縮機回転数が約３０００ｒｐｍを中心にプラスマイナス約２０％の範囲においてはクラッチ機構を介して運転させる構成としたことを特徴とする。
【００２５】
前記請求項８記載の発明は、風力より地上機械動力を得る伝導機構に増速機構を設け、圧縮機の効率的基準回転数である約３０００ｒｐｍに増速させ、圧縮効率への影響が低い上下約２０％の範囲でクラッチを介して断続運転させる構成にしたものである。
【００２６】
また、前記請求項５記載の増速機構は、圧縮機入力回転数を約３６００ｒｐｍまで増速する構成としたことを特徴とする。
【００２７】
前記請求項９記載の発明は、前記圧縮機の効率的基準回転数は約３０００ｒｐｍが適当であるため、前記伝導機構に付設した増速機構は最大約３６００ｒｐｍの増速を可能の構造にしてある。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の第１の発明の風力エネルギを冷熱エネルギに変換する場合の風力駆動ヒートポンプの概略構成を示す系統図で、図２は本発明の第２の発明の風力駆動冷凍システムの概略構成を示す系統図である。
【００３１】
図１に見るように本発明風力駆動ヒートポンプは、風力を機械回転エネルギにに変換する風車動力伝達部１０と、ヒートポンプ１１と、蓄熱槽１２とより構成し、前記動力伝達手段１０より送られた機械的動力と大気の持つ空気熱とを併用して、ヒートポンプ１１を作動させ、変動が激しく断続的に得られる冷温熱を蓄熱槽１２に蓄熱して定常的冷温熱の供給を可能としたものである。
【００３２】
前記風車動力伝達部１０は、風車５１と、タワー５２上に設けた風車駆動軸５３の機械的動力を地上の駆動軸５４に伝達する伝達機構５５と、増速機構２２と、クラッチ２３とより構成する。
前記伝達機構５５は内蔵する一の傘歯ギヤ５５ａにより、風車駆動軸５３の水平回転を鉛直回転に変換し、さらに他の一の傘歯ギヤ５５ｂにより前記鉛直回転より地上の駆動軸５４の水平回転に変換させるとともに、前記鉛直軸には図示しないユニバーサルジョイントを設け柔構造とするとともに、図示しないヨー駆動装置を介して風車５１を常に風向に対し正対させる構造にしてある。
【００３３】
なお、前記地上の駆動軸５４には前記増速機構２２とクラッチ２３を使用する構成にしてあるが、前記増速機構は２２は、特定の風力車基準風速領域を設定し、その基準値を対象に風車回転数を増速し、得られた増速回転数を持つ風車動力により稼働する圧縮機の定格回転数に一致させる構成にしてある。
また、クラッチ２３は、変動する風速に頻繁に対応可能の構造とし、所定回転数以下の風速の場合は運転をカットするようにしてある。
【００３４】
なお、前記風車動力伝達部１０は、プロペラ風車の代わりにダリウス型やハイブリッド型の垂直軸型風車を使用する場合は、前記垂直軸駆動に切り替える前記伝達機構５５の傘歯ギヤ５５ａ及び図示しない前記ヨー駆動装置の設置は不要になる。また、後記するヒートポンプ１１の圧縮機１３に垂直駆動軸を持つ立型圧縮機を使用する場合は、前記風車動力伝達部に設けた垂直軸駆動を水平軸駆動に変換する他の一組みの傘歯ギヤ５５ｂの配設は不要となるが、この場合には増速機構２２、クラッチ２３は前記圧縮機の上部に設ける必要がある。
【００３５】
前記ヒートポンプ１１は、圧縮機１３とヒーティングタワー１６と膨張弁１５と凝縮器／蒸発器１７と、切り替え弁１８ａ、１８ｂとより構成し、前記圧縮機１３に入力された風車動力伝達部１０からの機械的動力と、前記ヒーティングタワー１６に導入された大気中の空気熱の放熱／採熱のいずれかの選択により、前記凝縮器／蒸発器１７を蒸発器として作動させ蒸発潜熱より冷熱を生成させるか、または凝縮器として作動させ凝縮熱より温熱を生成させるようにしてある。
前記放熱／採熱の何れかの選択は切り替え弁１８ａ、１８ｂの９０度毎の回動により所定の選択ができる構成にしてある。
【００３６】
則ち、図示の位置では、ヒーティングタワー１６により凝縮熱を放熱させ、凝縮器／蒸発器１７より冷熱を生成させ、図示の位置よりそれぞれ９０度回動させた場合はヒーティングタワー１６での大気からの採熱により蒸発状態にある冷媒を加熱し凝縮器／蒸発器１７より温熱を生成させる。
なお、ヒーティングタワー１６の外気に接触する伝熱面には、上部より下方に吹き抜けるラッパ状外気誘導パスを設けるとともに、その基部に設けた回動機構により大気取り入れ口を風向に対し正対させて外気の取り入れの効率化を図っている。
なお上記ヒートポンプに使用する熱媒体にはブラインを使用し、間接熱交換により採熱／放熱及び冷温熱の取出しを行なうようにしても良い。
【００３７】
上記ヒートポンプ１１により生成された冷温熱は蓄熱槽１２へ導入蓄熱して、不規則な風車駆動に対応、安定した冷温熱の供給を可能にしている。
【００３８】
図２には本発明の第２の発明の風力駆動冷凍システムの概略の構成を示してある。図に見るように本発明の風力駆動冷凍システムは、風力を機械回転エネルギに変換する風車動力伝達部２０と、空冷式冷凍サイクル２１と、増速機構２２と、クラッチ２３と、氷蓄熱槽２４と、発電機２５とより構成し、前記風車動力伝達部１０より送られた機械的動力により空冷冷凍サイクルを稼働させ、得られた冷熱を氷蓄熱槽２４で蓄熱し、不規則な風力動力の供給に対応させ、前記氷蓄熱槽を介して安定した冷熱の供給を可能にしている。
【００３９】
前記風車動力伝達部２０は、風車５１と、タワー５２上に設けた風車駆動軸５３の機械的動力を地上の駆動軸５４に伝達する伝達機構５５とより構成する。
前記伝達機構５５は内蔵する二組の内の一の傘歯ギヤ５５ａにより、風車駆動軸５３の水平回転を鉛直回転に変換し、さらに他の一の傘歯ギヤ５５ｂにより前記鉛直回転より地上の駆動軸５４の水平回転に変換させるとともに、前記鉛直軸には図示しないユニバーサルジョイントを設け柔構造とするとともに、図示しないヨー駆動装置を介して風車５１を常に風向に対し正対させる構造にしてある。
【００４０】
なお、前記地上の駆動軸５４には前記増速機構２２とクラッチ２３を使用する構成にしてあるが、前記増速機構は２２は、使用する風車に対し特定の基準風速領域を設定し、その基準値を対象に風風車回転数を増速し、得られた増速回転数が風車動力により稼働する圧縮機の定格回転数に一致させる構成にしてある。
また、クラッチ２３は、変動する風速に頻繁に対応可能な構造とし、所定回転数以下の風速の場合はカットし、前記ベルト伝導する発電機２５にカップリングして低風速時の風力を電力に変換別途用意した図示しない蓄電池に充電する構成にしてある。
【００４１】
なお、前記風車動力伝達部２０は、プロペラ風車の代わりにダリウス型やハイブリッド型の垂直軸型風車を使用する場合には、前記垂直軸駆動に切り替える前記伝達機構５５の傘歯ギヤ５５ａ及び図示しない前記ヨー駆動装置の設置は不要になる。また、後記する冷凍サイクル２１の圧縮機２６に垂直駆動軸を持つ立型圧縮機を使用する場合は、前記風車動力伝達部に設けた垂直軸駆動を水平軸駆動に変換する他の一組みの傘歯ギヤ５５ｂの配設は不要となるが、この場合には増速機構２２、クラッチ２３は前記圧縮機の上部に設ける必要がある。
【００４２】
前記冷凍サイクル２１は、圧縮機２６とクーリングタワー２７と膨張弁２８と蒸発器２９とより構成し、前記圧縮機２６に入力された風車動力伝達部２０よりの機械的動力により冷凍サイクル２１を稼働させ、生成された冷熱２９ａは氷蓄熱槽２４へ導入蓄熱して、不規則な風車駆動に対応、安定した冷熱の供給を可能にしている。
【００４３】
なお、冷凍サイクル２１は、前記したように、凝縮器の凝縮熱は凝縮器を内蔵するクーリングタワー２７により行なうようにした空冷式冷凍サイクルで、圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁をパッケージ状に一体構造に形成し、熱媒体には環境に優しいアンモニアを使用する構成にしても良い。
圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁により形成された上記冷凍サイクルには、２次冷媒にブラインを使用し前記凝縮器での凝縮熱は前記ブラインによりクーリングタワー２７へ導入し、前記蒸発器での蒸発潜熱は前記ブラインを介してを氷蓄熱槽へ導入し、−１０〜−４０℃の冷熱を得るす構成にしてある。
【００４４】
なお、前記増速機構２１は圧縮機の効率的基準回転数である約３０００ｒｐｍを基準とし上下約２０％の範囲で運転させるため、最大３６００ｒｐｍまで増速可能の構造とし、クラッチ２３を介して前記効率的基準回転数３０００ｒｐｍの上下約２０％の範囲で断続運転させ、下限回転数に対しては運転停止する機能を持つ構成としたものである。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により下記効果を奏する。
風向に同期して多目的に風力エネルギを活用する構成にしてあり、風力駆動ヒートポンプにおいては温水と冷水とを同時に効率よく供給出来、また風力駆動冷凍システムにおいては−１０〜−４０℃程度の低温熱源と電力源を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の発明の風力エネルギを冷熱エネルギに変換する場合の風力駆動ヒートポンプの概略構成を示す系統図である。
【図２】本発明の第２の発明の風力駆動冷凍システムの概略構成を示す系統図である。
【図３】従来の風力利用のエネルギシステムの概略構成を示す系統図である。
【符号の説明】
１０、２０ 風車動力伝達部
１１ ヒートポンプ
１２ 蓄熱槽
１３、２６ 圧縮機
１５、２８ 膨張弁
１６ ヒーティングタワー
１７ 凝縮器／蒸発器
１８ａ、１８ｂ 切り替え弁
２１ 空冷式冷凍サイクル
２２ 増速機構
２３ クラッチ
２４ 氷蓄熱槽
２５ 発電機
２７ クーリングタワー
２９ 蒸発器
２９ａ 冷熱
【発明の属する技術分野】
本発明は、風力エネルギを機械的エネルギに変換し、変換した機械的にエネルギにより稼働する圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器よりなる冷凍サイクルにおいて、
ａ、上記冷凍サイクルの蒸発器に大気より空気熱を導入し、蒸発潜熱を吸収して、 凝縮器より凝縮熱を温熱源として取り出す方式、
ｂ、上記冷凍サイクルの凝縮器に大気より空気冷熱を導入し、凝縮熱を吸収して、 蒸発器より蒸発潜熱を冷熱源として取り出す方式、
上記二方式よりなり冷温水を作るヒートポンプに蓄熱槽を付設した風車駆動ヒートポンプと、
上記ｂ方式の空冷冷凍サイクルに氷蓄熱槽を付設した風車駆動冷凍機システムとに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より風力エネルギを熱エネルギに変換する手段としては、風力エネルギを電気的エネルギに変換し、変換した電気的エネルギによりヒートポンプないし冷凍サイクルを介して熱エネルギへの変換が行なわれてきている。
則ち、ヒートポンプを駆動する装置として１９７８年に発表された「風車とヒートポンプを使用した冷房システム」が知られている。このシステムはプロペラ式風車で風力エネルギを電気エネルギに変換して、蓄電池に充電し、直流発電機で冷凍サイクルを稼働させたものである。
【０００３】
また、実公昭６３−２９８８２号公報には、サボニウス形風車の誘導板をヒートポンプ装置の集放熱ユニットにした発明が開示されている。
この提案では、風力の方向に略直角な直立回転軸を持つ風力原動機で冷媒圧縮機を駆動し、その風力原動機への固定的風力誘導手段である誘導板に冷媒の通路を設けて、誘導板を加熱サイクルにあっては、冷媒の蒸発器とし、冷却サイクルにあっては、冷媒の凝縮器となるようにしている。圧縮機がサボニウス風車で動かされているので、風速が増す程この圧縮機の回転数が上がり、誘導板の空気との熱伝達率が増加でき、従来方式に比べ、効率良く風力エネルギから熱エネルギへの変換を行なうことができる。
【０００４】
また、特開平１１−８２２８４号公報には、「風力利用エネルギシステム」として、風力エネルギより高温熱エネルギ、低温熱エネルギ及び電力を組み合わせて生成するシステムに関する提案が開示されている。
上記提案は図３に示すように風力手段５０と、該風力手段５０により得られた機械的動力により熱サイクルを構成する圧縮機６０を駆動させて温熱エネルギを得る熱エネルギ変換手段７２と、前記熱サイクルの膨張タービン６２の駆動により発電させる電気エネルギ変換手段６５とより構成し、前記風力手段５０により得られた風力エネルギを高温高圧熱エネルギに変換して温熱の供給を可能にし、低温高圧熱エネルギにより膨張タービンを駆動させ電力を得る構成にしてある。
【０００５】
前記風力手段５０は、風車５１と、タワー５２上に設けた風車駆動軸５３の回転を地上の駆動軸５４に伝達する伝達機構５５と、増速機構５６と、流体継手５７とクラッチ５８とより構成する。
前記伝達機構５５は内蔵する二組の傘歯ギヤ５５ａ、５５ｂにより、風車に直結する水平回転を鉛直回転に変換し、さらに地上水平回転に変換させるとともに、風向に対し図示しないヨー駆動装置を介して風車５１を常に正対させる構造にしてある。
【０００６】
前記熱エネルギ変換手段７２は、前記クラッチを介して得られた機械的動力により駆動して大気を吸入圧縮して高温高圧空気を得る圧縮機６０と、得られた高温高圧空気６０ａより温熱を得る高温熱交換器６１と、該熱交換器を経由して低温になった高圧空気６０ｂの持つ機械的エネルギにより駆動して直結発電機Ｇを駆動させる膨張タービン６２とより構成してある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、風力エネルギによる圧縮機駆動により形成される熱サイクルに大気空気熱を併用することで、風車駆動ヒートポンプ及び風車駆動冷凍機システムを提供することを目的とする。
則ち、風力エネルギを機械的エネルギに変換し、変換した機械的エネルギにより稼働する圧縮機→凝縮器→膨張弁→蒸発器よりなる冷凍サイクルにおいて、
ａ、上記冷凍サイクルの蒸発器に大気より空気熱を導入し、蒸発潜熱を吸収して、 凝縮器より凝縮温熱を温熱源として取り出す方式と、
ｂ、上記冷凍サイクルの凝縮器に大気より空気冷熱を導入し、凝縮熱を吸収して、 蒸発器より蒸発潜熱を冷熱源として取り出す方式と、
上記二方式よりなるヒートポンプに蓄熱槽を付設した風車駆動ヒートポンプと、
上記ｂ方式の空冷冷凍サイクルに氷蓄熱槽を付設した風車駆動冷凍機システムとを提供するものである。
【０００８】
そこで、本発明の第１の発明の風車駆動ヒートポンプは、
風向きに常に正対する正対機構を備えたプロペラ型風車や垂直軸型風車により回転動力を得る風車駆動部と、該駆動部により得られた回転数を増速する増速機構と、クラッチ機構とを含む風車動力伝達部より得られた動力源を熱エネルギに変換する熱エネルギ変換装置において、
前記風車動力伝達部に接続された圧縮機と、同圧縮機から出た冷媒の流路を切り換える切換弁と、採熱用ヒーティングタワーと、凝縮器と、膨張弁とよりなる、空気熱源と風力動力源とにより作動するヒートポンプと、得られた冷熱を蓄熱する蓄熱槽とを備え、前記切換弁を切り換えることにより前記採熱用ヒーティングタワーを放熱用に、前記凝縮器を蒸発器に、前記蓄熱槽を温熱蓄熱用に切り換え可能としたことを特徴とする。
【０００９】
前記請求項１記載の発明は、風力エネルギから得られた機械的エネルギを熱媒体の圧縮に使用するとともに、前記熱媒体により形成されるヒートポンプの蒸発／凝縮過程に大気からの空気熱の放熱／採熱作用を併用したもので、得られた温熱／冷熱は蓄熱槽に適宜蓄熱するようにしてある。
【００１０】
なお、前記大気中からの空気熱の採熱／放熱はヒーティングタワーにより行い、採熱時には該ヒーティングタワーを蒸発器として作動させて蒸発潜熱を奪わせ、放熱時には前記ヒーティングタワーを凝縮器として作動させ、凝縮熱を大気中へ放出するようにしてある。
【００１１】
なお、上記ヒートポンプに使用する熱媒体にはブラインを使用し間接熱交換をする構成にしても良い。
【００１２】
なお、前記風車動力伝達部は、プロペラ風車使用の場合は風向き正対機構を持つ水平軸駆動部と、水平軸駆動を傘歯ギヤ駆動部を介して垂直回転駆動力を得ているが、ダリウス型やハイブリッド型の垂直軸型風車を使用する場合は前記垂直軸駆動に切り替える切り替え機構を必要としない。
【００１３】
また、前記請求項１記載の圧縮機は横型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記請求項１記載の圧縮機は立型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする。
【００１５】
上記請求項２、請求項３記載の発明は、横型圧縮機、立型圧縮機を使用する構成について記載したもので、圧縮機に水平軸駆動の横型圧縮機の使用の場合は、前記風車動力伝達部に垂直軸駆動を水平軸駆動に変換するための傘歯ギヤ駆動部の配設を必要とするが、圧縮機に垂直軸駆動の立型圧縮機の使用の場合は、上記水平軸駆動に変換するための傘歯ギヤ駆動部の配設は不要となる。
【００１６】
また、前記請求項１記載のヒーティングタワーは、風向きに正対して大気をヒーティングタワーの熱交換器の伝熱面へ誘導する誘導用の自動回動機構を持つ空気取り入れ口を設けたことを特徴とする。
【００１７】
前記請求項４記載の発明は、ヒーティングタワーの外気に接する伝熱面に上部より下方に吹き抜けるラッパ状大気誘導パスを設けるとともに、その基部に設けた回動機構により外気取り入れ口を風向に対し正対させて外気の取り入れと伝熱の効率化を図っている。
【００１８】
そして、本発明の第２の発明の風車駆動冷凍システムは、
風向きに常に正対する正対機構を備えたプロペラ型風車や垂直軸型風車により回転動力を得る風車駆動部と、該駆動部により得られた回転数を増速する増速機構と、クラッチ機構とを含む風車動力伝達部より得られた動力源を熱エネルギに変換する熱エネルギ変換装置において、
クーリングタワーと圧縮機と蒸発器と膨張弁とよりなる空冷冷凍サイクルと、得られた冷熱を蓄熱する氷蓄熱槽と、前記風車動力伝達部に接続された発電機及び蓄電池とを設け、前記空冷冷凍サイクルを運転して前記氷蓄熱槽に冷熱を蓄熱するとともに、前記空冷冷凍サイクルが運転停止する期間は前記発電機を駆動して前記蓄電池を充電させることを特徴とする。
【００１９】
前記請求項５記載の発明は、本発明の第２の発明である、風力エネルギを冷熱変換にのみ使用するようにした、風力駆動冷凍システムについて記載したもので、凝縮器の凝縮熱はクーリングタワーにより行なうようにした空冷式冷凍サイクルより構成し、圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁を一体構造として熱媒体にはアンモニアを使用する場合にも対応できるようにしてある。
そして、得られた冷熱は氷蓄熱槽に貯留し断続運転を余儀なくさせられる風力駆動に対応できる構成にしてある。
また、請求項５記載の冷凍サイクルが運転停止する期間は発電機を駆動させ、別途用意した蓄電池を充電する構成としたことを特徴とする。
前記請求項５記載の発明は、基準回転数の上下約２０％の範囲での運転をさせ、運転停止期間は風力の有効利用を図るため、発電機を駆動させて蓄電池に充電し、該蓄電池を介して電力の効率運転を行なうようにしてある。
【００２０】
なお、前記風車動力伝達部は、プロペラ風車使用の場合は風向き正対機構を持つ水平軸駆動部と、水平軸駆動を傘歯ギヤ駆動部を介して垂直回転駆動力を得ているが、ダリウス型やハイブリッド型の垂直軸型風車を使用する場合は前記垂直軸駆動に切り替える切り替え機構を必要としない。
【００２１】
また、前記請求項５記載の圧縮機は横型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする。
【００２２】
また、前記請求項５記載の圧縮機は立型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする。
【００２３】
上記請求項６、請求項７記載の発明は、横型圧縮機、立型圧縮機を使用する構成について記載したもので、圧縮機に水平軸駆動の横型圧縮機の使用の場合は、前記風車動力伝達部に垂直軸駆動を水平軸駆動に変換するための傘歯ギヤ駆動部の配設を必要とするが、圧縮機に垂直軸駆動の立型圧縮機の使用の場合は、上記水平軸駆動に変換するための傘歯ギヤ駆動部の配設は不要となる。
【００２４】
また、請求項５記載の冷凍サイクルは、圧縮機回転数が約３０００ｒｐｍを中心にプラスマイナス約２０％の範囲においてはクラッチ機構を介して運転させる構成としたことを特徴とする。
【００２５】
前記請求項８記載の発明は、風力より地上機械動力を得る伝導機構に増速機構を設け、圧縮機の効率的基準回転数である約３０００ｒｐｍに増速させ、圧縮効率への影響が低い上下約２０％の範囲でクラッチを介して断続運転させる構成にしたものである。
【００２６】
また、前記請求項５記載の増速機構は、圧縮機入力回転数を約３６００ｒｐｍまで増速する構成としたことを特徴とする。
【００２７】
前記請求項９記載の発明は、前記圧縮機の効率的基準回転数は約３０００ｒｐｍが適当であるため、前記伝導機構に付設した増速機構は最大約３６００ｒｐｍの増速を可能の構造にしてある。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の第１の発明の風力エネルギを冷熱エネルギに変換する場合の風力駆動ヒートポンプの概略構成を示す系統図で、図２は本発明の第２の発明の風力駆動冷凍システムの概略構成を示す系統図である。
【００３１】
図１に見るように本発明風力駆動ヒートポンプは、風力を機械回転エネルギにに変換する風車動力伝達部１０と、ヒートポンプ１１と、蓄熱槽１２とより構成し、前記動力伝達手段１０より送られた機械的動力と大気の持つ空気熱とを併用して、ヒートポンプ１１を作動させ、変動が激しく断続的に得られる冷温熱を蓄熱槽１２に蓄熱して定常的冷温熱の供給を可能としたものである。
【００３２】
前記風車動力伝達部１０は、風車５１と、タワー５２上に設けた風車駆動軸５３の機械的動力を地上の駆動軸５４に伝達する伝達機構５５と、増速機構２２と、クラッチ２３とより構成する。
前記伝達機構５５は内蔵する一の傘歯ギヤ５５ａにより、風車駆動軸５３の水平回転を鉛直回転に変換し、さらに他の一の傘歯ギヤ５５ｂにより前記鉛直回転より地上の駆動軸５４の水平回転に変換させるとともに、前記鉛直軸には図示しないユニバーサルジョイントを設け柔構造とするとともに、図示しないヨー駆動装置を介して風車５１を常に風向に対し正対させる構造にしてある。
【００３３】
なお、前記地上の駆動軸５４には前記増速機構２２とクラッチ２３を使用する構成にしてあるが、前記増速機構は２２は、特定の風力車基準風速領域を設定し、その基準値を対象に風車回転数を増速し、得られた増速回転数を持つ風車動力により稼働する圧縮機の定格回転数に一致させる構成にしてある。
また、クラッチ２３は、変動する風速に頻繁に対応可能の構造とし、所定回転数以下の風速の場合は運転をカットするようにしてある。
【００３４】
なお、前記風車動力伝達部１０は、プロペラ風車の代わりにダリウス型やハイブリッド型の垂直軸型風車を使用する場合は、前記垂直軸駆動に切り替える前記伝達機構５５の傘歯ギヤ５５ａ及び図示しない前記ヨー駆動装置の設置は不要になる。また、後記するヒートポンプ１１の圧縮機１３に垂直駆動軸を持つ立型圧縮機を使用する場合は、前記風車動力伝達部に設けた垂直軸駆動を水平軸駆動に変換する他の一組みの傘歯ギヤ５５ｂの配設は不要となるが、この場合には増速機構２２、クラッチ２３は前記圧縮機の上部に設ける必要がある。
【００３５】
前記ヒートポンプ１１は、圧縮機１３とヒーティングタワー１６と膨張弁１５と凝縮器／蒸発器１７と、切り替え弁１８ａ、１８ｂとより構成し、前記圧縮機１３に入力された風車動力伝達部１０からの機械的動力と、前記ヒーティングタワー１６に導入された大気中の空気熱の放熱／採熱のいずれかの選択により、前記凝縮器／蒸発器１７を蒸発器として作動させ蒸発潜熱より冷熱を生成させるか、または凝縮器として作動させ凝縮熱より温熱を生成させるようにしてある。
前記放熱／採熱の何れかの選択は切り替え弁１８ａ、１８ｂの９０度毎の回動により所定の選択ができる構成にしてある。
【００３６】
則ち、図示の位置では、ヒーティングタワー１６により凝縮熱を放熱させ、凝縮器／蒸発器１７より冷熱を生成させ、図示の位置よりそれぞれ９０度回動させた場合はヒーティングタワー１６での大気からの採熱により蒸発状態にある冷媒を加熱し凝縮器／蒸発器１７より温熱を生成させる。
なお、ヒーティングタワー１６の外気に接触する伝熱面には、上部より下方に吹き抜けるラッパ状外気誘導パスを設けるとともに、その基部に設けた回動機構により大気取り入れ口を風向に対し正対させて外気の取り入れの効率化を図っている。
なお上記ヒートポンプに使用する熱媒体にはブラインを使用し、間接熱交換により採熱／放熱及び冷温熱の取出しを行なうようにしても良い。
【００３７】
上記ヒートポンプ１１により生成された冷温熱は蓄熱槽１２へ導入蓄熱して、不規則な風車駆動に対応、安定した冷温熱の供給を可能にしている。
【００３８】
図２には本発明の第２の発明の風力駆動冷凍システムの概略の構成を示してある。図に見るように本発明の風力駆動冷凍システムは、風力を機械回転エネルギに変換する風車動力伝達部２０と、空冷式冷凍サイクル２１と、増速機構２２と、クラッチ２３と、氷蓄熱槽２４と、発電機２５とより構成し、前記風車動力伝達部１０より送られた機械的動力により空冷冷凍サイクルを稼働させ、得られた冷熱を氷蓄熱槽２４で蓄熱し、不規則な風力動力の供給に対応させ、前記氷蓄熱槽を介して安定した冷熱の供給を可能にしている。
【００３９】
前記風車動力伝達部２０は、風車５１と、タワー５２上に設けた風車駆動軸５３の機械的動力を地上の駆動軸５４に伝達する伝達機構５５とより構成する。
前記伝達機構５５は内蔵する二組の内の一の傘歯ギヤ５５ａにより、風車駆動軸５３の水平回転を鉛直回転に変換し、さらに他の一の傘歯ギヤ５５ｂにより前記鉛直回転より地上の駆動軸５４の水平回転に変換させるとともに、前記鉛直軸には図示しないユニバーサルジョイントを設け柔構造とするとともに、図示しないヨー駆動装置を介して風車５１を常に風向に対し正対させる構造にしてある。
【００４０】
なお、前記地上の駆動軸５４には前記増速機構２２とクラッチ２３を使用する構成にしてあるが、前記増速機構は２２は、使用する風車に対し特定の基準風速領域を設定し、その基準値を対象に風風車回転数を増速し、得られた増速回転数が風車動力により稼働する圧縮機の定格回転数に一致させる構成にしてある。
また、クラッチ２３は、変動する風速に頻繁に対応可能な構造とし、所定回転数以下の風速の場合はカットし、前記ベルト伝導する発電機２５にカップリングして低風速時の風力を電力に変換別途用意した図示しない蓄電池に充電する構成にしてある。
【００４１】
なお、前記風車動力伝達部２０は、プロペラ風車の代わりにダリウス型やハイブリッド型の垂直軸型風車を使用する場合には、前記垂直軸駆動に切り替える前記伝達機構５５の傘歯ギヤ５５ａ及び図示しない前記ヨー駆動装置の設置は不要になる。また、後記する冷凍サイクル２１の圧縮機２６に垂直駆動軸を持つ立型圧縮機を使用する場合は、前記風車動力伝達部に設けた垂直軸駆動を水平軸駆動に変換する他の一組みの傘歯ギヤ５５ｂの配設は不要となるが、この場合には増速機構２２、クラッチ２３は前記圧縮機の上部に設ける必要がある。
【００４２】
前記冷凍サイクル２１は、圧縮機２６とクーリングタワー２７と膨張弁２８と蒸発器２９とより構成し、前記圧縮機２６に入力された風車動力伝達部２０よりの機械的動力により冷凍サイクル２１を稼働させ、生成された冷熱２９ａは氷蓄熱槽２４へ導入蓄熱して、不規則な風車駆動に対応、安定した冷熱の供給を可能にしている。
【００４３】
なお、冷凍サイクル２１は、前記したように、凝縮器の凝縮熱は凝縮器を内蔵するクーリングタワー２７により行なうようにした空冷式冷凍サイクルで、圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁をパッケージ状に一体構造に形成し、熱媒体には環境に優しいアンモニアを使用する構成にしても良い。
圧縮機、凝縮器、蒸発器、膨張弁により形成された上記冷凍サイクルには、２次冷媒にブラインを使用し前記凝縮器での凝縮熱は前記ブラインによりクーリングタワー２７へ導入し、前記蒸発器での蒸発潜熱は前記ブラインを介してを氷蓄熱槽へ導入し、−１０〜−４０℃の冷熱を得るす構成にしてある。
【００４４】
なお、前記増速機構２１は圧縮機の効率的基準回転数である約３０００ｒｐｍを基準とし上下約２０％の範囲で運転させるため、最大３６００ｒｐｍまで増速可能の構造とし、クラッチ２３を介して前記効率的基準回転数３０００ｒｐｍの上下約２０％の範囲で断続運転させ、下限回転数に対しては運転停止する機能を持つ構成としたものである。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記構成により下記効果を奏する。
風向に同期して多目的に風力エネルギを活用する構成にしてあり、風力駆動ヒートポンプにおいては温水と冷水とを同時に効率よく供給出来、また風力駆動冷凍システムにおいては−１０〜−４０℃程度の低温熱源と電力源を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の発明の風力エネルギを冷熱エネルギに変換する場合の風力駆動ヒートポンプの概略構成を示す系統図である。
【図２】本発明の第２の発明の風力駆動冷凍システムの概略構成を示す系統図である。
【図３】従来の風力利用のエネルギシステムの概略構成を示す系統図である。
【符号の説明】
１０、２０ 風車動力伝達部
１１ ヒートポンプ
１２ 蓄熱槽
１３、２６ 圧縮機
１５、２８ 膨張弁
１６ ヒーティングタワー
１７ 凝縮器／蒸発器
１８ａ、１８ｂ 切り替え弁
２１ 空冷式冷凍サイクル
２２ 増速機構
２３ クラッチ
２４ 氷蓄熱槽
２５ 発電機
２７ クーリングタワー
２９ 蒸発器
２９ａ 冷熱
Claims (9)
- 風向きに常に正対する正対機構を備えたプロペラ型風車や垂直軸型風車により回転動力を得る風車駆動部と、該駆動部により得られた回転数を増速する増速機構と、クラッチ機構とを含む風車動力伝達部より得られた動力源を熱エネルギに変換する熱エネルギ変換装置において、
前記風車動力伝達部に接続された圧縮機と、同圧縮機から出た冷媒の流路を切り換える切換弁と、採熱用ヒーティングタワーと、凝縮器と、膨張弁とよりなる、空気熱源と風力動力源とにより作動するヒートポンプと、得られた冷熱を蓄熱する蓄熱槽とを備え、前記切換弁を切り換えることにより前記採熱用ヒーティングタワーを放熱用に、前記凝縮器を蒸発器に、前記蓄熱槽を温熱蓄熱用に切り換え可能としたことを特徴とする風車駆動ヒートポンプ。 - 前記圧縮機は横型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする請求項１記載の風車駆動ヒートポンプ。
- 前記圧縮機は立型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする請求項１記載の風車駆動ヒートポンプ。
- 前記ヒーティングタワーは、風向きに正対して大気をヒーティングタワーの熱交換器の伝熱面へ誘導する外気誘導用の自動回動機構を持つ空気取り入れ口を設けたことを特徴とする請求項１記載の風車駆動ヒートポンプ。
- 風向きに常に正対する正対機構を備えたプロペラ型風車や垂直軸型風車により回転動力を得る風車駆動部と、該駆動部により得られた回転数を増速する増速機構と、クラッチ機構とを含む風車動力伝達部より得られた動力源を熱エネルギに変換する熱エネルギ変換装置において、
クーリングタワーと圧縮機と蒸発器と膨張弁とよりなる空冷冷凍サイクルと、得られた冷熱を蓄熱する氷蓄熱槽と、前記風車動力伝達部に接続された発電機及び蓄電池とを設け、前記空冷冷凍サイクルを運転して前記氷蓄熱槽に冷熱を蓄熱するとともに、前記空冷冷凍サイクルが運転停止する期間は前記発電機を駆動して前記蓄電池を充電させることを特徴とする風車駆動冷凍システム。 - 前記圧縮機は横型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする請求項５記載の風車駆動冷凍システム。
- 前記圧縮機は立型圧縮機を使用する構成としたことを特徴とする請求項５記載の風車駆動冷凍システム。
- 前記冷凍サイクルは、圧縮機回転数が約３０００ｒｐｍを中心にプラスマイナス約２０％の範囲においてはクラッチ機構を介して運転させる構成としたことを特徴とする請求項５記載の風車駆動冷凍システム。
- 前記増速機構は、圧縮機入力回転数を約３６００ｒｐｍまで増速する構成としたことを特徴とする請求項５記載の風車駆動の冷凍システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001105574A JP3679020B2 (ja) | 2000-08-28 | 2001-04-04 | 風車駆動ヒートポンプと風車駆動冷凍システム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000257015 | 2000-08-28 | ||
| JP2000-257015 | 2000-08-28 | ||
| JP2001105574A JP3679020B2 (ja) | 2000-08-28 | 2001-04-04 | 風車駆動ヒートポンプと風車駆動冷凍システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002147337A JP2002147337A (ja) | 2002-05-22 |
| JP3679020B2 true JP3679020B2 (ja) | 2005-08-03 |
Family
ID=26598567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001105574A Expired - Fee Related JP3679020B2 (ja) | 2000-08-28 | 2001-04-04 | 風車駆動ヒートポンプと風車駆動冷凍システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3679020B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003083635A (ja) * | 2001-09-06 | 2003-03-19 | Univ Waseda | 風力タービン駆動による冷凍システム及びその運用方法 |
| JP3955888B2 (ja) * | 2003-12-12 | 2007-08-08 | トック・エンジニアリング株式会社 | 永久磁石式渦電流加熱装置 |
| CN101231040B (zh) * | 2006-11-22 | 2011-08-10 | 骆芮 | 风力中央空调的方法 |
| KR100893828B1 (ko) | 2007-11-02 | 2009-04-20 | 지에스건설 주식회사 | 복합 발전을 연계한 복합 열원 히트 펌프 냉난방 방법 |
| KR101115428B1 (ko) * | 2009-06-24 | 2012-02-15 | 최경현 | 풍력 발전장치 |
| CN102297488B (zh) * | 2011-08-23 | 2013-06-05 | 唐山市拓又达科技有限公司 | 一种垂直轴风车组成的地源风能空调系统及空调方法 |
| CN102997497A (zh) * | 2012-12-21 | 2013-03-27 | 大连海洋大学 | 风力制冷制热装置 |
| CN103148571B (zh) * | 2013-03-19 | 2015-03-18 | 广东吉荣空调有限公司 | 一种风能制热机组及其运行方法 |
| CN103438504A (zh) * | 2013-08-21 | 2013-12-11 | 苏州张扬能源科技有限公司 | 一种空调节能控制系统 |
| CN103743010B (zh) * | 2013-12-18 | 2016-08-17 | 西安工程大学 | 风能发电与蒸发冷却相结合的空调机组 |
| RU2598859C2 (ru) * | 2014-11-21 | 2016-09-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" (НИУ "БелГУ") | Комбинированная ветросиловая энергоустановка |
| US20210396407A1 (en) * | 2017-11-02 | 2021-12-23 | Jagannathan BASKAR | Wind powered cooling system |
| CN111379667A (zh) * | 2018-12-28 | 2020-07-07 | 云南师范大学 | 一种分布式离网风电独立供能的冷热双效蓄能系统 |
| CN110595064A (zh) * | 2019-10-17 | 2019-12-20 | 贵州电网有限责任公司 | 一种加热装置 |
| CN110701670A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-01-17 | 上海电力大学 | 一种风能驱动热泵压缩机制热装置 |
| GB201916575D0 (en) * | 2019-11-14 | 2020-01-01 | Global Partnerships Ltd | Improvements in or relating to an air conditioning system |
| CN114263569B (zh) * | 2021-11-26 | 2024-01-23 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种二氧化碳压缩循环储能冷热电联供耦合系统 |
-
2001
- 2001-04-04 JP JP2001105574A patent/JP3679020B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002147337A (ja) | 2002-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3679020B2 (ja) | 風車駆動ヒートポンプと風車駆動冷凍システム | |
| US20090228150A1 (en) | HVAC system | |
| WO2011004472A1 (ja) | 風力発電装置 | |
| DE69201723D1 (de) | Windgetriebene energieerzeugungs- und speicherungseinrichtung. | |
| WO1987007360A1 (en) | Heat exchanging system | |
| CN101338732A (zh) | 采用热管冷却齿轮箱的风力发电机系统 | |
| CN110005543B (zh) | 一种基于热泵储电技术的分布式联合发电系统及其方法 | |
| KR101579004B1 (ko) | 태양열 발전시스템 | |
| CN108397936B (zh) | 一种冷热电联供循环系统及方法 | |
| JP2003217641A (ja) | 燃料電池システム | |
| TW200825280A (en) | Power generating system driven by a heat pump | |
| CN105042939B (zh) | 一种利用低温介质获取冷气、电能的方法及其装置 | |
| JP5312644B1 (ja) | 空調発電システム | |
| CN113138376B (zh) | 一种激光雷达热光学自动校正的装置 | |
| JP3949946B2 (ja) | 風車駆動冷凍システム及び風車駆動ヒートポンプの運転方法とそのシステム | |
| GB1593100A (en) | Thermodynamic installation | |
| JP2009022123A (ja) | ヒートポンプの集熱を利用した発電方法 | |
| CN203196370U (zh) | 高效热交换装置 | |
| WO2002072378A1 (en) | Solar-based power generating system | |
| CN110701670A (zh) | 一种风能驱动热泵压缩机制热装置 | |
| CN103245166A (zh) | 一种高效热交换装置 | |
| KR20100047716A (ko) | 가스터빈의 흡기 냉각장치 | |
| KR20190052794A (ko) | 풍력 터빈 냉각 시스템 결합 유기 랭킨 사이클 발전 시스템 | |
| KR101564813B1 (ko) | 태양열을 이용한 발전시스템 | |
| CN106194615A (zh) | 太阳能蒸汽热电系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040301 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040914 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041115 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050506 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050511 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090520 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100520 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110520 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520 Year of fee payment: 7 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520 Year of fee payment: 7 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120520 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130520 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |