JP4418257B2 - Submersible and temperature difference power generation method - Google Patents
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Description
本発明は、温度差発電装置、潜水機及び温度差発電方法に関し、特に、船舶に搭載された温度差発電装置及びそれを用いた温度差発電方法、それらを適用した潜水機に関する。 The present invention relates to a temperature difference power generation device, a diving machine, and a temperature difference power generation method, and more particularly, to a temperature difference power generation device mounted on a ship, a temperature difference power generation method using the temperature difference power generation device, and a diving machine to which these are applied.
動力源として燃料電池を搭載した潜水機が知られている。例えば、特開平10−181685号公報には、燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システムの技術が開示されている。この技術の燃料電池搭載型深海潜水調査船運用システムは、深海潜水調査船と同調査船の支援母船とからなる。上記深海潜水調査船は、推進装置と、固体高分子型燃料電池と、高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベと、生成水タンクと、上記燃料電池の制御装置とを備える。推進装置は、電力の供給を受け作動する。固体高分子型燃料電池は、同推進装置へ電力を供給する。高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベは、同燃料電池へ水素ガスおよび酸素ガスをそれぞれ供給する。生成水タンクは、上記燃料電池における生成水を導いて船内に貯蔵する。上記支援母船は、上記の高圧水素ガスボンベおよび高圧酸素ガスボンベにそれぞれ補給するための水素ガスおよび酸素ガスを発生する水分解装置を備える。固体高分子型燃料電池では、一般に発電に伴い熱が発生する。このシステムにおける深海潜水調査船は、固体高分子型燃料電池の熱を放熱器から船外へ排熱している。 A submersible equipped with a fuel cell as a power source is known. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-18185 discloses a technology of a fuel cell-mounted deep sea diving research ship operation system. The fuel cell-equipped deep sea diving research ship operation system of this technology consists of a deep sea diving research ship and a support mother ship of the research ship. The deep-sea diving research ship includes a propulsion device, a polymer electrolyte fuel cell, a high-pressure hydrogen gas cylinder and a high-pressure oxygen gas cylinder, a generated water tank, and a control device for the fuel cell. The propulsion device operates by receiving power. The polymer electrolyte fuel cell supplies electric power to the propulsion device. The high-pressure hydrogen gas cylinder and the high-pressure oxygen gas cylinder supply hydrogen gas and oxygen gas to the fuel cell, respectively. The generated water tank guides the generated water in the fuel cell and stores it in the ship. The support mother ship includes a water splitting device that generates hydrogen gas and oxygen gas for replenishing the high-pressure hydrogen gas cylinder and the high-pressure oxygen gas cylinder, respectively. In a polymer electrolyte fuel cell, heat is generally generated with power generation. The deep-sea diving research ship in this system exhausts the heat of the polymer electrolyte fuel cell from the radiator to the outside of the ship.
特開2002−187595号公報には、潜水機用水素発生装置の技術が開示されている。この技術の潜水機用水素発生装置は、潜水機の動力源に用いる燃料電池等の水素供給発生装置のうち、金属水素化物に水素発生促進剤と接触させて水素を発生させる。金属水素化物若しくは水素発生促進剤の少なくとも一方が液状態にある。その液状態が貯留されている容器が機内に配置されている。そして、機外の水圧にほぼ均圧させている。潜水機における燃料電池の排熱は、この装置における水素発生促進剤の加熱又は温度調節に用いられる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-187595 discloses a technology of a hydrogen generator for a submersible. The hydrogen generator for a diving machine of this technology generates hydrogen by bringing a metal hydride into contact with a hydrogen generation accelerator in a hydrogen supply generator such as a fuel cell used as a power source for the diving machine. At least one of the metal hydride or the hydrogen generation accelerator is in a liquid state. A container in which the liquid state is stored is disposed in the machine. The pressure is almost equalized to the water pressure outside the machine. The exhaust heat of the fuel cell in the submersible is used for heating or temperature control of the hydrogen generation accelerator in this apparatus.
一方、発電に用いられる熱サイクルの1つとして、ランキンサイクルが知られている。図4は、ランキンサイクルにおける作動流体の圧力と体積との関係を示すグラフ(P−v線図)である。縦軸は作動流体の圧力、横軸は作動流体の体積である。以下に、作動流体が水(蒸気)の場合のランキンサイクルについて説明する。図4において、状態<03>の作動流体は過熱蒸気である。過程<c>において断熱膨張しながら外部へ仕事をする。例えば、タービンを回転させる。それにより、タービンに結合した発電機は発電を行なう。過程<c>を経た状態<04>の作動流体は湿り蒸気である。過程<d>において等圧冷却される。過程<d>を経た状態<01>の作動流体は飽和水である。過程<a>において断熱圧縮される。過程<a>を経た状態<02>の作動流体は加圧水である。過程<b>において、等圧加熱、蒸発、過熱される。過程<b>を経た作動流体は再び状態<03>になる。このような作動流体の変化のサイクルにより、発電が行われる。このサイクルでは、液体を圧縮するので、圧縮動力が小さくて済むという利点があり、その改良したサイクルが蒸気タービンに用いられている。 On the other hand, the Rankine cycle is known as one of the thermal cycles used for power generation. FIG. 4 is a graph (Pv diagram) showing the relationship between the pressure and volume of the working fluid in the Rankine cycle. The vertical axis represents the pressure of the working fluid, and the horizontal axis represents the volume of the working fluid. The Rankine cycle when the working fluid is water (steam) will be described below. In FIG. 4, the working fluid in the state <03> is superheated steam. In process <c>, work is performed while adiabatic expansion. For example, the turbine is rotated. As a result, the generator coupled to the turbine generates electricity. The working fluid in the state <04> that has undergone the process <c> is wet steam. In the process <d>, isobaric cooling is performed. The working fluid in the state <01> that has undergone the process <d> is saturated water. Adiabatic compression is performed in the process <a>. The working fluid in the state <02> that has undergone the process <a> is pressurized water. In the process <b>, isobaric heating, evaporation and superheating are performed. The working fluid that has undergone the process <b> becomes the state <03> again. Power generation is performed by such a cycle of change of the working fluid. In this cycle, since the liquid is compressed, there is an advantage that the compression power is small, and the improved cycle is used for the steam turbine.
このようなランキンサイクルを他の発電システムと組み合わせた技術が、実開平5−12603号公報に開示されている。この技術の複合発電装置は、発電ユニットと、高温蓄熱槽と、蒸気発生器と、予熱器と、蒸気機関と、発電機と、凝縮器と、冷却器とを具備する。発電ユニットは、内燃機関または燃料電池等を駆動源として発電を行なう。高温蓄熱槽は、この発電ユニットより出力される高位排熱を貯蔵する。蒸気発生器は、この高温蓄熱槽から熱を取り出して蒸気機関を作動させる作動媒体を蒸気化させる。予熱器は、前記発電ユニットより出力される低位排熱を回収して前記作動媒体を予熱する。蒸気機関は、前記蒸気発生器からの発生蒸気により作動する。発電機は、この蒸気機関を駆動源として発電を行なう。凝縮器は、前記蒸気機関からの戻り蒸気を冷却して液化する。冷却器は、この凝縮器を冷却する。この装置は、燃料電池の排熱を作動媒体の予熱あるいは蒸気化に用いている。 A technique in which such a Rankine cycle is combined with another power generation system is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-12603. The combined power generation device of this technology includes a power generation unit, a high-temperature heat storage tank, a steam generator, a preheater, a steam engine, a generator, a condenser, and a cooler. The power generation unit generates power using an internal combustion engine or a fuel cell as a drive source. The high-temperature heat storage tank stores high-level exhaust heat output from the power generation unit. The steam generator takes out heat from the high-temperature heat storage tank and vaporizes the working medium that operates the steam engine. The preheater collects low-level exhaust heat output from the power generation unit to preheat the working medium. The steam engine is operated by steam generated from the steam generator. The generator generates power using this steam engine as a drive source. The condenser cools and liquefies the return steam from the steam engine. The cooler cools this condenser. This apparatus uses the exhaust heat of the fuel cell to preheat or vaporize the working medium.
船舶、特に潜水機は、活動の拠点となる港や母船を離れた後は、できるだけ多くの活動を継続的に行うことが求められる。すなわち、機器に供給される電力の継続時間を伸ばすことや、航続距離を伸ばすことが求められる。それに対処するには、エネルギーを効率的に利用することや、より多くの燃料を搭載することが考えられる。ただし、潜水機は、容積や重量の面から、搭載できる機器や燃料が制限される。そのため、より多くの燃料を搭載しようとすれば、追加される燃料の重量に対応して、潜水機の浮力を大きくすることが必要となる。浮力を大きくしようとすれば、潜水機を大きくすることが必要となる。そうなると、より大きな動力が必要となるので、更に、燃料や機器を追加する必要が出て来てしまう。 Ships, especially submersibles, are required to continue as many activities as possible after leaving the port or mother ship that is the base of their activities. That is, it is required to extend the duration of the power supplied to the device and to extend the cruising distance. To cope with this, it is conceivable to use energy efficiently or to install more fuel. However, the equipment and fuel that can be mounted on the submersible are limited in terms of volume and weight. Therefore, if more fuel is to be loaded, it is necessary to increase the buoyancy of the submersible in accordance with the weight of the added fuel. In order to increase buoyancy, it is necessary to enlarge the submersible. If this happens, more power will be required, and it will be necessary to add more fuel and equipment.
このように、電力の継続時間や航続距離を伸ばす際に、潜水機を大きくしたり重くすることは、必ずしも有効な手段とはいえない。むしろ、小型化、軽量化を進めるとともに、エネルギー効率を向上させることがより有効な手段となる。船舶、特に潜水機におけるエネルギー効率を向上することが可能な技術が望まれる。潜水機を小型化、軽量化する技術が求められる。電力の継続時間や航続距離を伸ばす技術が求められる。 As described above, it is not always an effective means to increase the size or weight of the submarine when extending the duration or range of power. Rather, it is more effective means to improve the energy efficiency while reducing the size and weight. A technique capable of improving the energy efficiency of a ship, particularly a submersible, is desired. Technology to reduce the size and weight of the submersible is required. Technology that extends the duration of electric power and cruising distance is required.
従って、本発明の目的は、船舶、特に潜水機におけるエネルギー効率を向上することが可能な温度差発電装置及び温度差発電方法、それらを適用した潜水機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a temperature difference power generation apparatus and a temperature difference power generation method capable of improving energy efficiency in a ship, particularly a diving machine, and a diving machine to which these are applied.
また、本発明の他の目的は、潜水機におけるスペースの利用効率を向上する温度差発電装置及び温度差発電方法、それらを適用した潜水機を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a temperature difference power generation apparatus and a temperature difference power generation method that improve the space utilization efficiency in the diving machine, and a diving machine to which these are applied.
本発明の更に他の目的は、潜水機を小型化、軽量化することが可能な温度差発電装置及び温度差発電方法、それらを適用した潜水機を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide a temperature difference power generation apparatus and a temperature difference power generation method capable of reducing the size and weight of a diving machine, and a diving machine to which these are applied.
本発明の別の目的は、潜水機の電力の継続時間や航続距離を伸ばすことが可能な温度差発電装置及び温度差発電方法、それらを適用した潜水機を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a temperature difference power generation apparatus and a temperature difference power generation method capable of extending the duration time and cruising distance of a diving machine, and a diving machine to which these are applied.
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the best mode for carrying out the invention. These numbers and symbols are added in parentheses in order to clarify the correspondence between the description of the claims and the best mode for carrying out the invention. However, these numbers and symbols should not be used for interpreting the technical scope of the invention described in the claims.
従って、上記課題を解決するために、本発明の温度差発電装置は、船舶(1)に搭載された温度差発電装置(30)であり、ポンプ(35)と、加熱用熱交換部(31)と、タービン(32)と、放熱用熱交換部(34)と、発電機(33)とを具備する。ポンプ(35)は、液相の第1状態(<01>)である作動流体を昇圧(<a>)して、液相の第2状態(<02>)にする。加熱用熱交換部(31)は、第2状態(<02>)の作動流体を昇温(<b>)して、気相の第3状態(<03>)にする。タービン(32)は、第3状態(<03>)の作動流体を膨張(<c>)させて、気相の第4状態(<04>)にする。放熱用熱交換部(34)は、第4状態(<04>)の作動流体を降温(<d>)して、第1状態(<01>)にする。発電機(33)は、タービン(32)に連結され、発電を行う。そして、加熱用熱交換部(31)は、船舶(1)に搭載された燃料電池(13)の排熱との熱交換により作動流体を昇温する。
本発明の温度差発電装置(30)は、昇圧として断熱圧縮を行い、昇温として等圧加熱、蒸発、過熱を行い、膨張として断熱膨張を行い、降温として等圧冷却を行うことで、タービン(32)でエネルギーを取り出し発電を行う。そして、船舶に搭載された燃料電池(13)の排熱を用いるので、船舶(1)における燃料電池(13)を含む発電の効率を向上させることができる。加えて、燃料電池システム(10)の排熱の輸送は、例えば、燃料電池(13)を冷却する冷却水により行うので、既存のポンプ(28)等を用いることができる。それにより、単に発電装置を導入する場合に比較して、そのポンプ等の分の電力の消費および容積が少なく、電力効率やスペースの利用効率が向上する。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the temperature difference power generation device of the present invention is a temperature difference power generation device (30) mounted on a ship (1), and includes a pump (35) and a heat exchange section (31) for heating. ), A turbine (32), a heat exchange part for heat radiation (34), and a generator (33). The pump (35) raises the pressure (<a>) of the working fluid that is in the first state (<01>) of the liquid phase to the second state (<02>) of the liquid phase. The heating heat exchanging section (31) raises the temperature (<b>) of the working fluid in the second state (<02>) to the gas phase third state (<03>). The turbine (32) expands (<c>) the working fluid in the third state (<03>) to the fourth state (<04>) in the gas phase. The heat dissipation heat exchanging section (34) lowers the temperature (<d>) of the working fluid in the fourth state (<04>) to the first state (<01>). The generator (33) is connected to the turbine (32) and generates power. The heating heat exchanging section (31) raises the temperature of the working fluid by exchanging heat with the exhaust heat of the fuel cell (13) mounted on the ship (1).
The temperature difference power generation device (30) of the present invention performs adiabatic compression as pressure increase, performs isobaric heating, evaporation and superheating as temperature rise, performs adiabatic expansion as expansion, and isobaric cooling as temperature decrease, At (32), the energy is extracted and power is generated. And since the exhaust heat of the fuel cell (13) mounted in the ship is used, the efficiency of the electric power generation including the fuel cell (13) in the ship (1) can be improved. In addition, since the exhaust heat of the fuel cell system (10) is transported by cooling water for cooling the fuel cell (13), an existing pump (28) or the like can be used. Thereby, compared with the case where a power generation device is simply introduced, the power consumption and volume of the pump and the like are reduced, and the power efficiency and the space utilization efficiency are improved.
上記の温度差発電装置において、放熱用熱交換部(34)は、船舶(1)の内及び外の少なくとも一方に流れる船舶(1)の周囲の水との熱交換により作動流体を降温する。
本発明において、等圧冷却の際、船舶(1)の周囲に流れる水又は船舶内に流入する水を用いる。それにより、冷却用の冷却媒体(水)を流通させるポンプ等が不要となる。従って、単に発電装置を導入する場合に比較して、そのポンプ等の分の電力の消費および容積が少なく、電力効率やスペースの利用効率が向上する。水としては、湖の水、河を流れる水および海の水(海水)が例示される。それらは、船舶(1)の周囲を流れている水でも良いし、船舶(1)に設けられた水の流入および流出が可能な領域にある水でも良い。
In the above-described temperature difference power generation device, the heat dissipation heat exchanging section (34) lowers the temperature of the working fluid by heat exchange with water around the ship (1) flowing in at least one of the inside and outside of the ship (1).
In the present invention, water that flows around the ship (1) or water that flows into the ship is used during the isobaric cooling. This eliminates the need for a pump for circulating a cooling medium (water) for cooling. Therefore, compared with a case where a power generation device is simply introduced, the power consumption and volume of the pump and the like are small, and the power efficiency and space utilization efficiency are improved. Examples of the water include lake water, water flowing through a river, and sea water (seawater). They may be water flowing around the ship (1) or water in an area where the water (1) provided to the ship (1) can flow in and out.
上記の温度差発電装置において、作動流体は、その水の温度よりも高い温度で第4状態(<04>)から第1状態(<01>)になる。
本発明において、作動流体が水の温度よりも高い温度で状態変化が可能であれば、作動流体をさらに冷却するための構成を用意する必要が無く、構造が簡素化し、スペースの利用効率が向上する。
In the above temperature difference power generation device, the working fluid changes from the fourth state (<04>) to the first state (<01>) at a temperature higher than the temperature of the water.
In the present invention, if the working fluid can change its state at a temperature higher than the temperature of water, it is not necessary to prepare a structure for further cooling the working fluid, the structure is simplified, and the space utilization efficiency is improved. To do.
上記の温度差発電装置において、船舶(1)は潜水機(1)である。
本発明において、潜水機(1)は海水中を航行するので、水として海水を利用することができる。潜水機(1)の潜行する領域では、海水温度がより低く、冷却効率が向上する。加えて、作動流体の温度差を大きく取れるので、発電効率を向上することができる。
In the above-described temperature difference power generation device, the ship (1) is a diving machine (1).
In the present invention, since the submersible (1) navigates in seawater, seawater can be used as water. In the area where the submersible (1) is submerged, the seawater temperature is lower and the cooling efficiency is improved. In addition, since the temperature difference between the working fluids can be increased, the power generation efficiency can be improved.
上記の温度差発電装置において、燃料電池(13)は、固体高分子型燃料電池である。作動流体は、固体高分子型燃料電池(13)の作動温度よりも低い温度で第2状態(<02>)から第3状態(<03>)になる。
本発明において、作動流体が固体高分子型燃料電池(13)の作動温度よりも低い温度で状態変化が可能であれば、固体高分子型燃料電池(13)の排熱以外に熱源の必要がなく、構造が簡素化し、スペースの利用効率が向上する。
In the above temperature difference power generator, the fuel cell (13) is a solid polymer fuel cell. The working fluid changes from the second state (<02>) to the third state (<03>) at a temperature lower than the operating temperature of the polymer electrolyte fuel cell (13).
In the present invention, if the working fluid can change its state at a temperature lower than the operating temperature of the polymer electrolyte fuel cell (13), a heat source is required in addition to the exhaust heat of the polymer electrolyte fuel cell (13). In addition, the structure is simplified and the space utilization efficiency is improved.
上記の温度差発電装置において、第1状態(<01>)は、第1圧力、第1温度及び第1体積である。第2状態(<02>)は、第2圧力、第2温度及び第2体積である。第3状態(<03>)は、第3圧力、第3温度及び第3体積である。第4状態(<04>)は、第4圧力、第4温度及び第4体積である。第1圧力と第4圧力とは概ね等しく、第2圧力と第3圧力とは概ね等しく第1圧力及び第4圧力以上である。第1温度と第4温度とは概ね等しく、第2温度は第1温度及び第4温度以上の温度であり、第3温度は第2温度以上の温度である。第1体積と第2体積とは概ね等しく、第3体積は第1体積及び第2体積以上の体積であり、第4体積は第3体積以上の体積である。
本発明において、このような状態にすることで、ランキンサイクルの発電を効率的に実施することができる。
In the above temperature difference power generation device, the first state (<01>) is a first pressure, a first temperature, and a first volume. The second state (<02>) is the second pressure, the second temperature, and the second volume. The third state (<03>) is the third pressure, the third temperature, and the third volume. The fourth state (<04>) is the fourth pressure, the fourth temperature, and the fourth volume. The first pressure and the fourth pressure are approximately equal, and the second pressure and the third pressure are approximately equal and equal to or higher than the first pressure and the fourth pressure. The first temperature and the fourth temperature are substantially equal, the second temperature is a temperature equal to or higher than the first temperature and the fourth temperature, and the third temperature is a temperature equal to or higher than the second temperature. The first volume and the second volume are substantially equal, the third volume is a volume greater than or equal to the first volume and the second volume, and the fourth volume is a volume greater than or equal to the third volume.
In the present invention, in such a state, Rankine cycle power generation can be efficiently performed.
上記課題を解決するために本発明の潜水機(1)は、燃料電池(13)と、上記の温度差発電装置(30)とを具備する。
本発明の潜水機(1)は、エネルギー効率やスペースの利用効率が向上し、より小型化、軽量化ができ、電力の継続時間や航続距離を伸ばすことが可能となる。
In order to solve the above-mentioned problem, the diving machine (1) of the present invention includes a fuel cell (13) and the temperature difference power generation device (30).
The submarine (1) of the present invention has improved energy efficiency and space utilization efficiency, can be made smaller and lighter, and can extend the duration of electric power and the cruising distance.
上記課題を解決するために本発明の温度差発電方法は、潜水機(1)に搭載された温度差発電装置(30)を用いる温度差発電方法であり、(a)〜(e)ステップを具備する。(a)ステップは、液相の第1状態(<01>)である作動流体を昇圧(<a>)して、液相での第2状態(<02>)にする。(b)ステップは、第2状態(<02>)の作動流体を、潜水機(1)に搭載された固体高分子型燃料電池(13)の排熱により昇温(<b>)して、気相の第3状態(<03>)にする。(c)ステップは、第3状態(<03>)の作動流体を膨張(<c>)させて、気相の第4状態(<04>)にする。(d)ステップは、作動流体が膨張する際に放出するエネルギーに基づいて発電を行う。(e)ステップは、第4状態(<04>)の作動流体を、潜水機(1)の内及び外の少なくとも一方に流れる海水との熱交換により降温(<d>)して、液相の第1状態(<01>)にする。 In order to solve the above problems, a temperature difference power generation method of the present invention is a temperature difference power generation method using a temperature difference power generation device (30) mounted on a submersible (1), and includes steps (a) to (e). It has. In the step (a), the working fluid that is in the first state (<01>) in the liquid phase is pressurized (<a>) to the second state (<02>) in the liquid phase. (B) The step raises the temperature (<b>) of the working fluid in the second state (<02>) by the exhaust heat of the polymer electrolyte fuel cell (13) mounted on the submersible (1). The gas phase is changed to the third state (<03>). In step (c), the working fluid in the third state (<03>) is expanded (<c>) to be in the fourth state (<04>) in the gas phase. In step (d), power is generated based on the energy released when the working fluid expands. (E) The step is to lower the temperature (<d>) of the working fluid in the fourth state (<04>) by the heat exchange with the seawater flowing in at least one of the inside and outside of the submersible (1), and the liquid phase To the first state (<01>).
上記の温度差発電方法において、作動流体は、その海水の温度よりも高い温度で第4状態(<04>)から第1状態(<01>)になる。加えて、固体高分子型燃料電池(13)の作動温度よりも低い温度で第2状態(<02>)から第3状態(<03>)になる。 In the above temperature difference power generation method, the working fluid changes from the fourth state (<04>) to the first state (<01>) at a temperature higher than the temperature of the seawater. In addition, the second state (<02>) is changed to the third state (<03>) at a temperature lower than the operating temperature of the polymer electrolyte fuel cell (13).
本発明により、船舶、特に潜水機におけるエネルギー効率およびスペースの利用効率を向上し、潜水機を小型化、軽量化することができる。それにより、潜水機の電力の継続時間や航続距離を伸ばすことが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve energy efficiency and space utilization efficiency in a ship, particularly a diving machine, and to reduce the size and weight of the diving machine. Thereby, it becomes possible to extend the electric power duration and cruising distance of the submersible.
以下、本発明の温度差発電装置及び温度差発電方法、それらを適用した潜水機の実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。本実施の形態では、潜水機について説明するが、他の船舶についても本発明の温度差発電装置及び温度差発電方法を適用可能である。 Hereinafter, embodiments of a temperature difference power generation apparatus, a temperature difference power generation method, and a submarine to which the temperature difference power generation method is applied will be described with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, a submarine will be described, but the temperature difference power generation apparatus and the temperature difference power generation method of the present invention can be applied to other ships.
先ず、本発明の潜水機の実施の形態について説明する。この潜水機は、本発明の温度差発電装置及び温度差発電方法を適用している。図1は、本発明の潜水機の実施の形態における構成を示す図である。潜水機1は、操縦室2、前探ソナー5、送受信機6、電気式推進装置7、投光器8、覗き窓9、固体高分子型燃料電池システム10、配電部17を具備する。
First, an embodiment of the diving machine of the present invention will be described. This submersible applies the temperature difference power generation apparatus and the temperature difference power generation method of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing a configuration in the embodiment of the diving machine of the present invention. The
耐圧容器(殻)の操縦室2の操縦者は、投光器8で前方を照らしつつ、前探ソナー5や覗き窓9からの視界を参照しながら潜水機1を操縦する。配電部17を介して固体高分子型燃料電池システム10の電力を電気式推進装置7へ供給することで潜水機1は航行する。潜水機1は、送受信機6で外部(例示:洋上の母船)と連絡可能である。
The operator of the
固体高分子型燃料電池システム10は、燃料供給部11、酸化剤供給部12、固体高分子型燃料電池本体13、燃料電池制御装置14、生成水タンク15、温度差発電装置30を備える。それらは、それぞれ耐圧容器(殻)に収められている。各構成間は、バルブを介した流体用の配管や配線用の配管で接続されている(本図において図示せず)。
The polymer electrolyte
潜水機1における固体高分子型燃料電池システム10や操縦室2を含む主な構成は、耐圧容器(殻)に収められているもの以外は、配管やバルブを除くと、潜水機1の周囲の海水と同圧になっている。すなわち、通常の潜水機は、最外殻を構成する一つの耐圧容器(殻)の内部に所定の圧力(例示:大気圧)で主な構成が収められている。しかし、本潜水機1は、主な構成をそれぞれ独立の耐圧容器(殻)に収めている。そして、潜水機1におけるそれ以外の領域には海水の浸入(出入り)可能な状況になっている。そのため、最外殻を耐圧容器(殻)にする必要が無いので、強度を強くする必要はなくなり、厚みを薄く出来る。それにより、潜水機1を軽量化することができる。加えて、個々の耐圧容器(殻)の大きさを小さくすることが出来る。すなわち、耐圧容器(殻)の数は増えるが、それらは小型、軽量であるため、全てを一つの耐圧容器(殻)に収める場合に比較して、潜水機1を全体として小型、軽量とすることができる。
The main structure including the polymer electrolyte
固体高分子型燃料電池システム10について更に説明する。
図2は、本発明の潜水機の実施の形態における固体高分子型燃料電池システムの構成を示す図である。固体高分子型燃料電池システム10は、詳細には、燃料供給部11、圧力調整弁11a、燃料加湿器19、冷却水タンク20、燃料配管22−1〜22−3、冷却水配管24−1〜24−3、送液ポンプ28、酸化剤供給部12、圧力調整弁12a、酸化剤加湿器18、生成水タンク15、酸化剤配管23−1〜23−3、生成水配管25、固体高分子型燃料電池本体13、燃料電池制御装置14、温度差発電装置30を備える。
The polymer electrolyte
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the polymer electrolyte fuel cell system in the embodiment of the diving machine of the present invention. Specifically, the polymer electrolyte
固体高分子型燃料電池本体13は、電解質膜13aと、電解質膜13aの一方の側に設けられたアノード13bと、他方の側に設けられたカソード13cとを含む。燃料電池制御装置14は、固体高分子型燃料電池システム10の動作を制御する。
The polymer electrolyte fuel cell
燃料供給部11は、水素のような燃料ガスを固体高分子型燃料電池本体13のアノード13bへ供給する。燃料供給部11は、高圧水素ガスボンベや水素吸蔵合金を用いた水素供給システム、液状水素タンクに例示される。圧力調整弁11aは、燃料配管22−1の途中に設けられ、燃料供給部11から供給される燃料ガスの圧力を調整する。燃料加湿器19は、供給される燃料ガスに所定の量の水蒸気を添加する。燃料配管22−1は燃料供給部11と燃料加湿器19とを接続し、燃料配管22−2は燃料加湿器19と固体高分子型燃料電池本体13(のアノード13b)とを接続し、燃料配管22−3は固体高分子型燃料電池本体13(のアノード13b)と燃料配管22−1とを接続する。
The
酸化剤供給部12は、酸素のような酸化剤ガスを、固体高分子型燃料電池本体13のカソード13cへ供給する。酸化剤供給部12は、高圧酸素ガスボンベに例示される。圧力調整弁12aは、酸化剤配管23−1の途中に設けられ、酸化剤供給部12から供給される酸化剤ガスの圧力を調整する。酸化剤加湿器18は、供給される酸化剤ガスに所定の量の水蒸気を添加する。酸化剤配管23−1は酸化剤供給部12と酸化剤加湿器18とを接続し、酸化剤配管23−2は酸化剤加湿器18と固体高分子型燃料電池本体13(のカソード13c)とを接続し、酸化剤配管23−3は固体高分子型燃料電池本体13(のカソード13c)と酸化剤配管23−1とを接続する。生成水タンク15は、固体高分子型燃料電池本体13(のカソード13c)で生成する生成水を貯蔵する。生成水配管25は、固体高分子型燃料電池本体13(のカソード13c)と生成水タンク15とを接続する。
The
冷却水タンク20は、固体高分子型燃料電池本体13を冷却する冷却水を貯蔵する。送液ポンプ28は、冷却水配管24−1の途中に設けられ、冷却水を固体高分子型燃料電池本体13と冷却水タンク20と温度差発電装置30との間で循環させる。冷却水配管24−1は冷却水タンク20と固体高分子型燃料電池本体13とを接続し、冷却水配管24−2は固体高分子型燃料電池本体13と温度差発電装置30とを接続し、冷却水配管24−3は、温度差発電装置30と冷却水タンク20とを接続する。
The cooling water tank 20 stores cooling water for cooling the polymer electrolyte fuel cell
温度差発電装置30は、ランキンサイクルを用いた発電装置である。冷却水配管24−2を流れる冷却水を介して、加熱用熱交換器31(後述)において固体高分子型燃料電池本体13で発生した排熱を受け取る。その排熱は発電に用いられる。一方、温度差発電装置30での発電により発生した熱は、放熱用熱交換器34(後述)において、海水で冷却される。
The temperature difference
温度差発電装置30について更に説明する。
図3は、本発明の温度差発電装置の実施の形態の構成を示す図である。温度差発電装置30は、加熱用熱交換器31、タービン32、発電機33、放熱用熱交換器34、ポンプ35、インバータ36、配管40−1〜40−4を備える。
The temperature
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the embodiment of the temperature difference power generator of the present invention. The temperature
加熱用熱交換器31は、蒸発器としての機能を果たす熱交換器である。熱交換器の高温側に供給されるものは、既述の冷却水配管24−2を介して供給される冷却水である。冷却水は、固体高分子型燃料電池本体13で発生した排熱を吸収し、高温になっている。低温側に供給されるものは、配管40−2経由で供給される作動流体としての液相で高圧、低温の第2状態<02>(図4参照)の作動流体である。そして、作動流体は、加熱された冷却水と熱交換を行ない、昇温されて等圧加熱、蒸発、過熱され、気相で高圧、高温の第3状態<03>の作動流体となる。第3状態<03>の作動流体は、配管40−3へ送出される。
The
タービン32は、配管40−3経由で供給される気相で高圧、高温の第3状態<03>の作動流体を断熱膨張させて、そのとき仕事を得る。その仕事により、タービン32が回転する。そして、第3状態<03>の作動流体は、気相で低圧、低温の第4状態<04>の作動流体となる。タービン32は、発電機33と同軸に連結されている(一体化されている)。第4状態<04>の作動流体は、配管40−4へ送出される。
The
放熱用熱交換器34は、凝縮器としての機能を果たす熱交換器である。熱交換器の高温側に供給されるものは、配管40−4経由で供給される第4状態<04>の作動流体である。熱交換器の低温側に供給されるものは、海水である。すなわち、温度差発電装置30の耐圧容器(殻)の外側に配管が飛び出しており、その配管の周囲を流れる海水が、その配管内を流れる第4状態<04>の作動流体を冷却する。そして、第4状態<04>の作動流体は、海水と熱交換を行ない、等圧で冷却されて、液相で低圧、低温の第1状態<01>の作動流体となる。第1状態<01>の作動流体は、配管40−1へ送出される。
The heat
ポンプ35は、配管40−1経由で供給される液相で低圧、低温の第1状態<01>の作動流体を加圧して、液相で高圧、やや高温の第2状態<02>の作動流体とする。第2状態<02>の作動流体は、配管40−2へ送出される。
The
作動流体は、海水の温度(0〜30℃)よりも高い温度で第4状態<04>から第1状態<01>に変化可能であることが好ましい。潜水機1の場合、航行する深度が深いので、海水の温度は0〜5℃となる。すなわち、0〜5℃よりも高い温度で第4状態<04>から第1状態<01>に変化可能であることがより好ましい。
一方、作動流体は、固体高分子型燃料電池本体13の運転温度(60〜100℃)よりも低い温度で第2状態<02>から第3状態<03>に変化可能であることが好ましい。潜水機1の場合、周辺の海水の温度が低いため、排熱を含む冷却水の熱が奪われやすい。すなわち、60〜100℃よりも低い温度で第2状態<02>から第3状態<03>に変化可能であることがより好ましい。
このような作動流体としては、代替フロンが例示される。代替フロンとしては、HCFC−123(CF3CHCl2)、HCFC−141b(CH3CCl2F)、HCFC−225ca(CH3CF2CHCl2)、HCFC−225cb(CClF2CF2CHClF)が例示される。
The working fluid is preferably changeable from the fourth state <04> to the first state <01> at a temperature higher than the temperature of seawater (0 to 30 ° C.). In the case of the
On the other hand, the working fluid is preferably changeable from the second state <02> to the third state <03> at a temperature lower than the operating temperature (60 to 100 ° C.) of the solid polymer fuel cell
As such a working fluid, an alternative chlorofluorocarbon is exemplified. Examples of alternative CFCs include HCFC-123 (CF 3 CHCl 2 ), HCFC-141b (CH 3 CCl 2 F), HCFC-225ca (CH 3 CF 2 CHCl 2 ), and HCFC-225cb (CClF 2 CF 2 CHClF). Is done.
ここで、本温度差発電装置30が潜水機1ではなく船に搭載されている場合、放熱用熱交換器34の低温側に供給されるものは、船の周囲に流れる海水、湖水又は川水である。
Here, when this temperature difference
発電機33は、タービン32の回転により回転し、発電を行なう。発電機33は、同期発電機や誘導発電機に例示される。発電された電力は、インバータ36により所定の直流電力に変換されて、潜水機1の動作に用いられる。
The
次に、本発明の温度差発電装置の実施の形態における動作(温度差発電方法の実施の形態)について図3、図4および図5を参照して説明する。ただし、図5は、本発明の温度差発電装置の実施の形態における動作を示すフローチャートである。図4は、前述のように、ランキンサイクルにおける作動流体の圧力と体積との関係を示すグラフ(P-v線図)である。縦軸は作動流体の圧力、横軸は作動流体の体積である。ここでの作動流体は、代替フロンである。 Next, the operation (embodiment of the temperature difference power generation method) in the embodiment of the temperature difference power generation device of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5. However, FIG. 5 is a flowchart showing the operation in the embodiment of the temperature difference power generator of the present invention. FIG. 4 is a graph (Pv diagram) showing the relationship between the pressure and volume of the working fluid in the Rankine cycle as described above. The vertical axis represents the pressure of the working fluid, and the horizontal axis represents the volume of the working fluid. The working fluid here is an alternative chlorofluorocarbon.
代替フロンは、配管40−1を介して放熱用熱交換器34からポンプ35へ供給される。このときの代替フロンの状態は、図4における第1状態<01>である。ここでは、例えば、代替フロンは液体であり、約5℃、約1気圧である。
The alternative CFC is supplied from the heat
次に、代替フロンは、ポンプ35により断熱圧縮される。この過程は、図4における過程<a>である。そして、代替フロンは、図4における第2状態<02>となる(ステップS1)。ここでは、例えば、代替フロンは液体であり、約20℃、約3気圧である。代替フロンは、配管40−2へ送出される。
Next, the substitute chlorofluorocarbon is adiabatically compressed by the
続いて、代替フロンは、配管40−2を介してポンプ35から加熱用熱交換器31へ供給される。代替フロンは、加熱用熱交換器31において固体高分子型燃料電池本体13からの排熱(例示:60℃)により等圧加熱、蒸発、過熱される。この過程は、図4における過程<b>である。そして、代替フロンは、図4における第3状態<03>となる(ステップS2)。ここでは、例えば、代替フロンは気体であり、約60℃、約3気圧である。代替フロンは、配管40−3へ送出される。
Subsequently, the alternative chlorofluorocarbon is supplied from the
次に、代替フロンは、配管40−3を介してタービン32へ供給される。代替フロンは、タービン32により断熱膨張する。この過程は、図4における過程<c>である。そして、代替フロンは、図4における第4状態<04>となる。ここでは、例えば、代替フロンは気体または湿り蒸気であり、1気圧、5℃である。代替フロンは、配管40−4へ送出される。このとき、代替フロンの断熱膨張に伴う仕事により、タービン32が回転する。発電機33は、その回転のエネルギーを用いて発電を行なう(ステップS3)。発電された電力は、インバータ36を介して外部へ取り出される。
Next, the alternative chlorofluorocarbon is supplied to the
続いて、代替フロンは、配管40−4を介して放熱用熱交換器34へ供給される。代替フロンは、放熱用熱交換器34において海水(例示:5℃)より等圧冷却される。この過程は、図4における過程<d>である。そして、代替フロンは、図4に示す第1状態<01>となる(ステップS4)。
そして、上記の4つの過程が繰り返される。
Subsequently, the alternative chlorofluorocarbon is supplied to the heat
Then, the above four processes are repeated.
ただし、第1状態<01>の代替フロンは、第1圧力、第1温度及び第1体積である。第2状態<02>の代替フロンは、第2圧力、第2温度及び第2体積である。第3状態<03>の代替フロンは、第3圧力、第3温度及び第3体積である。第4状態<04>の代替フロンは、第4圧力、第4温度及び第4体積である。そして、第1圧力と第4圧力とは概ね等しく、第2圧力と第3圧力とは概ね等しく第1圧力及び前記第4圧力以上である。第1温度と第4温度とは概ね等しく、第2温度は第1温度及び第4温度以上の温度であり、第3温度は第2温度以上の温度である。第1体積と第2体積とは概ね等しく、第3体積は第1体積及び第2体積以上の体積であり、第4体積は第3体積以上の体積である。 However, the alternative CFCs in the first state <01> are the first pressure, the first temperature, and the first volume. The alternative CFCs in the second state <02> are the second pressure, the second temperature, and the second volume. The alternative chlorofluorocarbon in the third state <03> is the third pressure, the third temperature, and the third volume. The alternative chlorofluorocarbon in the fourth state <04> is the fourth pressure, the fourth temperature, and the fourth volume. The first pressure and the fourth pressure are approximately equal, and the second pressure and the third pressure are approximately equal to the first pressure and the fourth pressure or more. The first temperature and the fourth temperature are substantially equal, the second temperature is a temperature equal to or higher than the first temperature and the fourth temperature, and the third temperature is a temperature equal to or higher than the second temperature. The first volume and the second volume are substantially equal, the third volume is a volume greater than or equal to the first volume and the second volume, and the fourth volume is a volume greater than or equal to the third volume.
温度差発電装置30の効率を評価すると、例えば以下のように見積もられる。作動流体の各状態<03><04><01>のエンタルピーをそれぞれi3、i4、i1[J/mol]とし、固体高分子型燃料電池本体13の排熱を含む冷却水の温度TH[K]、海水の温度TL[K]とおくと、ランキンサイクルの理論効率ηは、
η=(i3−i4)/(i3−i1)≒(TH−TL)/TH (1)
で表される。各熱交換器の効率を0.8、タービン32(インバータ36を含む)の効率を0.8、ポンプ35の効率を0.8とし、TH=60℃=333K、海水の温度TL=5℃=278℃とすれば、送値の発電効率ηGENは、
ηGEN=(333−278)/333×0.8×0.8×0.8×100=8.5% (2)
となる。海水の温度は深度による変動や、固体高分子型燃料電池本体13からの排熱の固体高分子型燃料電池本体13の運転状態による変動を考慮すれば、発電効率ηGENは概ね10%なる。この場合、燃料電池の排熱量PLOSS[W]を4000Wとすると、取り出せる電力PGEN[W]は、
PGEN=PLOSS×ηGEN≒400W (3)
となる。この電力は、固体高分子型燃料電池システム10の燃料電池制御装置14を作動させるのに十分な電力である。
When the efficiency of the temperature difference
η = (i 3 -i 4) / (i 3 -i 1) ≒ (T H -T L) / T H (1)
It is represented by The efficiency of each heat exchanger is 0.8, the efficiency of the turbine 32 (including the inverter 36) is 0.8, the efficiency of the
η GEN = (333-278) /333×0.8×0.8×0.8×100=8.5% (2)
It becomes. The power generation efficiency η GEN is approximately 10% if the temperature of the seawater takes into account fluctuations due to depth and fluctuations due to the exhaust heat from the polymer electrolyte fuel cell
P GEN = P LOSS × η GEN ≈400W (3)
It becomes. This electric power is sufficient to operate the fuel
上記の評価に基づけば、例えば、温度差発電装置30を用いない場合における固体高分子型燃料電池システム10の発電効率が約50%のとき、そのうち発電に必要な電力(例示:制御装置用、ポンプ用、バルブ用など)として約15%が使用されるとすれば、有効電力は約35%となる。しかし、本発明の温度差発電装置30を用いることで、熱などにより損失となった約50%のうちの上記約10%が取り戻せれば、有効電力を約40%とすることができる。
Based on the above evaluation, for example, when the power generation efficiency of the polymer electrolyte
すなわち、本発明の温度差発電装置30を用いれば、排熱として捨てていたエネルギーを回収することが可能となり、船舶、特に潜水機1におけるエネルギー効率を向上することが可能となる。
That is, if the temperature difference
有効電力が増加することから、同じ航続距離をより少ない燃料の量で達成することができるようになる。この場合、燃料供給部11の大きさ及び重さを小さくすることが出来、潜水機1におけるスペースを他の目的に有効に利用することができる。そして、潜水機1の小型化、軽量化を進めることができる。
Since the active power increases, the same cruising distance can be achieved with a smaller amount of fuel. In this case, the size and weight of the
有効電力が増加することから、同じ燃料の量で、より多い航続距離を達成することができるようになる。この場合、電力の継続時間や航続距離を伸ばすことができる。 Since the active power is increased, a greater range can be achieved with the same amount of fuel. In this case, the duration time and cruising distance of electric power can be extended.
本実施例では、ランキンサイクルを用いているが、ランキンサイクルを応用した再生サイクルや再熱サイクルを用いることも可能である。 In this embodiment, the Rankine cycle is used, but a regeneration cycle or a reheat cycle using the Rankine cycle can also be used.
1 潜水機
2 操縦室
5 前探ソナー
6 送受信機
7 電気式推進装置
8 投光器
9 覗き窓
10 固体高分子型燃料電池システム
11 燃料供給部
11a 圧力調整弁
12 酸化剤供給部
12a 圧力調整弁
13 固体高分子型燃料電池本体
13a 電解質膜
13b アノード
13c カソード
14 燃料電池制御装置
15 生成水タンク
17 配電部
18 酸化剤加湿器
19 燃料加湿器
20 冷却水タンク
22−1〜22−3 燃料配管
24−1〜24−3 冷却水配管
23−1〜23−3 酸化剤配管
25 生成水配管
28 送液ポンプ
30 温度差発電装置
31 加熱用熱交換器、
32 タービン
33 発電機
34 放熱用熱交換器
35 ポンプ
36 インバータ
40−1〜40−4 配管
DESCRIPTION OF
32
Claims (7)
前記温度差発電装置は、
液相の第1状態である作動流体を昇圧して、液相の第2状態にするポンプと、
前記第2状態の前記作動流体を昇温して、気相の第3状態にする加熱用熱交換部と、
前記第3状態の前記作動流体を膨張させて、気相の第4状態にするタービンと、
前記第4状態の前記作動流体を降温して、前記第1状態にする放熱用熱交換部と、
前記タービンに連結され、発電を行う発電機と
を具備し、
前記加熱用交換部は、前記固体高分子型燃料電池本体の排熱との熱交換により前記作動流体を昇温し、
前記放熱用熱交換部は、前記温度差発電装置の耐圧容器の外側へ飛び出した部分において、海水との熱交換により記第4状態の前記作動流体を降温する
潜水機。 The cockpit and the fuel cell system's fuel supply unit, oxidant supply unit, polymer electrolyte fuel cell body, fuel cell control device, generated water tank, and temperature difference power generation device are housed in pressure-resistant containers, respectively. Between each configuration is a diving machine that is connected by fluid piping and wiring piping through valves, and is capable of entering seawater in areas other than those contained in the pressure vessel,
The temperature difference power generator is
A pump that pressurizes the working fluid that is in the first state of the liquid phase to be in the second state of the liquid phase;
A heating heat exchanging section for raising the temperature of the working fluid in the second state to bring the gas phase into a third state;
A turbine that expands the working fluid in the third state into a fourth state in a gas phase;
Lowering the temperature of the working fluid in the fourth state to bring the heat-dissipating part into the first state;
A generator connected to the turbine for generating electricity,
The heating exchange unit, by heat exchange with waste heat before Symbol polymer electrolyte fuel cell main body by elevating the temperature of the working fluid,
The radiating heat exchanger, in portion out into the outside of the pressure vessel of the temperature difference power generator, cooling the working fluid of the serial fourth state by heat exchange with sea water
Submersible .
前記放熱用熱交換部は、前記潜水機の内に流れる前記海水との熱交換により前記作動流体を降温する
潜水機。 The submersible according to claim 1,
The radiating heat exchanger is it cooling the working fluid by heat exchange with the pre Kiumi water flowing within the prior Symbol submersible
Submersible .
前記作動流体は、前記水の温度よりも高い温度で前記第4状態から前記第1状態になる
潜水機。 The diving machine according to claim 2,
The working fluid that Do to said first state from said fourth state at a temperature higher than the temperature of the water
Submersible .
前記作動流体は、前記固体高分子型燃料電池本体の作動温度よりも低い温度で前記第2状態から前記第3状態になる
潜水機。 The diving machine according to any one of claims 1 to 3 ,
Before SL working fluid that Do in the third state from the second state at a temperature lower than the operating temperature of the solid polymer electrolyte fuel cell body
Submersible .
前記第1状態は、第1圧力、第1温度及び第1体積であり、
前記第2状態は、第2圧力、第2温度及び第2体積であり、
前記第3状態は、第3圧力、第3温度及び第3体積であり、
前記第4状態は、第4圧力、第4温度及び第4体積であり、
前記第1圧力と前記第4圧力とは等しく、前記第2圧力と前記第3圧力とは概ね等しく前記第1圧力及び前記第4圧力以上であり、
前記第1温度と前記第4温度とは等しく、前記第2温度は前記第1温度及び前記第4温度以上の温度であり、前記第3温度は前記第2温度以上の温度であり、
前記第1体積と前記第2体積とは等しく、前記第3体積は前記第1体積及び前記第2体積以上の体積であり、前記第4体積は前記第3体積以上の体積である
潜水機。 The diving machine according to any one of claims 1 to 4 ,
The first state is a first pressure, a first temperature, and a first volume,
The second state is a second pressure, a second temperature, and a second volume,
The third state is a third pressure, a third temperature, and a third volume,
The fourth state is a fourth pressure, a fourth temperature, and a fourth volume,
Etc. properly from the first pressure and the fourth pressure, and the second pressure and the third pressure is at approximately equal the first pressure and the fourth pressure higher,
The first temperature and the fourth temperature is equal properly, the second temperature is the first temperature and the fourth temperature or higher, it said third temperature is the second temperature or higher,
It said first volume and said second volume and equal details, the third volume is the volume above the first volume and the second volume, the fourth volume Ru volume der above the third volume
Submersible .
(a)液相の第1状態である作動流体を昇圧して、液相での第2状態にするステップと、
(b)前記第2状態の前記作動流体を、前記固体高分子型燃料電池本体の排熱により昇温して、気相の第3状態にするステップと、
(c)前記第3状態の前記作動流体を膨張させて、気相の第4状態にするステップと、
(d)前記作動流体が膨張する際に放出するエネルギーに基づいて発電を行うステップと、
(e)前記第4状態の前記作動流体を、前記温度差発電装置の耐圧容器の外側へ飛び出した部分において、前記潜水機の内に流れる海水との熱交換により降温して、液相の前記第1状態にするステップと
を具備する
温度差発電方法。 The cockpit and the fuel cell system's fuel supply unit, oxidant supply unit, polymer electrolyte fuel cell body, fuel cell control device, generated water tank, and temperature difference power generation device are housed in pressure-resistant containers, respectively. between each configuration are connected by piping for piping and wiring for the fluid through the valve, the temperature difference power generator submarine vehicle capable ingress of seawater in the area other than the one which is on the their pressure vessel A temperature difference power generation method using
(A) pressurizing the working fluid that is in the first state in the liquid phase to obtain a second state in the liquid phase;
(B) the working fluid in the second state, and heated by exhaust heat of the pre-Symbol solid high polymer type fuel cell body, the steps of the third state of the gas phase,
(C) expanding the working fluid in the third state to a gas phase fourth state;
(D) generating power based on energy released when the working fluid expands;
(E) The temperature of the working fluid in the fourth state is lowered by heat exchange with the seawater flowing in the submersible at a portion protruding to the outside of the pressure vessel of the temperature difference power generator , and the liquid phase A temperature difference power generation method comprising the steps of:
前記作動流体は、前記海水の温度よりも高い温度で前記第4状態から前記第1状態になり、前記固体高分子型燃料電池本体の作動温度よりも低い温度で前記第2状態から前記第3状態になる
温度差発電方法。 In the temperature difference power generation method according to claim 6 ,
The working fluid changes from the fourth state to the first state at a temperature higher than the temperature of the seawater, and from the second state to the third state at a temperature lower than the operating temperature of the polymer electrolyte fuel cell body . The temperature difference power generation method .
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