JP5413531B1 - Next-generation solar power generation apparatus and next-generation natural energy power generation method - Google Patents

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Abstract

【課題】設置スペースを従来の数百分の一以下の立地面積にまで低減して、連続して安定した電力を供給可能な次世代太陽光発電システムを提供する。
【解決手段】太陽光による第1発電電力を供給する太陽光発電装置50と、前記第1発電電力を蓄電する蓄電装置20と、前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する電気式エネルギー変換装置12と、前記機械エネルギーを利用して第2発電電力を供給する発電機16とを備え、前記電気式エネルギー変換装置が、低温低圧の作動流体を昇圧して高圧作動流体を供給する圧縮機27と、パルス電力を供給するパルス電源28と、前記パルス電力に応答して前記高圧作動流体から高温高圧動力媒体を生成する電気式動力媒体発生器42と、前記高温高圧動力媒体を膨張させて機械エネルギーに変換する回転式流体機械40とを備えた次世代太陽光発電システムとする。
【選択図】図1
A next-generation photovoltaic power generation system capable of continuously supplying stable power by reducing the installation space to a location area of one hundredth or less of the conventional one.
SOLUTION: A solar power generation device 50 for supplying first generated power by sunlight, a power storage device 20 for storing the first generated power, and pressure energy using the stored power supplied from the power storage device. An electrical energy conversion device 12 that converts to mechanical energy, and a generator 16 that supplies the second generated power using the mechanical energy, the electrical energy conversion device boosts a low-temperature and low-pressure working fluid. A compressor 27 for supplying a high-pressure working fluid; a pulse power source 28 for supplying pulsed power; an electric power medium generator 42 for generating a high-temperature high-pressure power medium from the high-pressure working fluid in response to the pulse power; It is set as the next generation solar power generation system provided with the rotary fluid machine 40 which expands the said high temperature / high pressure power medium and converts it into mechanical energy.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は太陽光発電システム及び自然エネルギー発電方法に関し、特に、天候不順や夜間でも発電可能な次世代太陽光発電システム及び次世代自然エネルギー発電方法に関する。  The present invention relates to a solar power generation system and a natural energy power generation method, and more particularly to a next generation solar power generation system and a next generation natural energy power generation method capable of generating power even in bad weather or at night.

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、自然エネルギーを利用した太陽光発電システムや風力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、大量の太陽光パネルから構成され、その設置用には広大な土地が必要であった。しかも、出力当たりの価格も平均30万円/Kwと非常に高価で、その設備費と設置工事費等が膨大なものとなっていた。そのため、投資効率が悪く、その投資回収に長期の年数がかかっていた。さらに、従来の太陽光発電システムでは、夜間や曇天等の天候不順の場合には発電電力が不十分で、安定した電力を継続的に供給することができなかった。その解決策として、太陽光発電システムに大容量のバックアップ用電力蓄積装置を採用することが提案されていた。  In recent years, air pollution and global warming problems have become more and more serious, and solar power generation systems and wind power generation systems using natural energy have attracted attention as effective countermeasures. Conventional solar power generation systems are composed of a large number of solar panels, and a large amount of land is required for the installation. In addition, the average price per output is very high at 300,000 yen / Kw, and the equipment cost and installation work cost are enormous. As a result, the investment efficiency was poor and it took a long time to recover the investment. Furthermore, in the conventional solar power generation system, the generated power is insufficient when the weather is unsatisfactory at night or overcast, and stable power cannot be continuously supplied. As a solution, it has been proposed to employ a large-capacity backup power storage device in a photovoltaic power generation system.

特許文献1には、太陽光発電モジュールの発電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 generated by the photovoltaic power generation module is charged in a capacitor, and the compressed air obtained by driving the air compressor directly 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発電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 generated power of the photovoltaic power generation panel is charged in a 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 the compressed air storage tank A hybrid solar power generation system has been proposed in which power is generated by driving an air turbine with compressed air supplied from and stored 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、定格容量の発電電力を得るためには、太陽光発電システムにおける太陽光パネルの使用量が膨大であって広大な立地面積が必要であり、そのため、電力需要家から遠距離にある広大な土地に設置することが必要であった。しかも、太陽光エネルギーで得た発電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により圧縮空気を貯蔵タンクに貯蔵していた。この構造において、圧縮空気貯蔵タンクから圧縮空気が排出されると、タンク内の圧縮空気の体積が急激に減少し、これに伴って圧縮空気の圧力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、夜間や曇天、雨天等の天候不順が長期に亘って続く場合には安定した電力を供給することができなかった。  By the way, in the photovoltaic power generation systems disclosed in Patent Documents 1 and 2, in order to obtain the generated capacity of rated capacity, the usage amount of the solar panels in the photovoltaic power generation system is enormous and a vast location area is required. Therefore, it was necessary to install it on a vast land at a long distance from electricity consumers. In addition, the compressed power is stored in the storage tank by charging the generated power obtained from solar energy into a capacitor or battery bank and driving the compressor using the stored power. In this structure, when the compressed air is discharged from the compressed air storage tank, the volume of the compressed air in the tank rapidly decreases, and the pressure of the compressed air rapidly decreases accordingly. For this reason, it becomes difficult to maintain the pressure energy for driving the air compressor and air turbine at the rated value for a long time, and stable power is generated when weather conditions such as nighttime, cloudy weather, and rainy weather continue for a long time. Could not be supplied.

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、設置スペースを従来の数百分の一以下の立地面積にまで低減して、ビルの屋上又は工場の敷地等の狭い場所に設置可能であり、出力当たりの単価を従来システムに比べて数十分の一にまで大幅にコストダウン可能であり、夜間や長期の天候不順の場合にも連続して安定した電力を供給可能な次世代太陽光発電システム及び次世代自然エネルギー発電方法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. The installation space is reduced to one-hundredth or less of the conventional location, and installed in a narrow place such as a building rooftop or a factory site. The cost per output can be drastically reduced by a factor of ten compared to conventional systems, and stable power can be supplied continuously even in the case of nighttime or long-term bad weather. The purpose is to provide a next-generation photovoltaic power generation system and a next-generation natural energy power generation method.

請求項1に記載された第1発明によれば、次世代太陽光発電システムが、太陽光による第1発電電力を蓄電用電力として供給する太陽光発電装置と、前記第1発電電力を蓄電する蓄電装置と、前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する電気式エネルギー変換装置と、前記機械エネルギーを利用して第2発電電力を供給する発電機とを備え、前記電気式エネルギー変換装置が、低温低圧作動流体を昇圧して高温高圧作動流体を生成する圧縮機と、前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して所定周期のパルス電力を供給するパルス電源と、前記パルス電力に応答して通電することにより所定温度に発熱して前記高温高圧作動流体から高温高圧動力媒体を発生する電気式動力媒体発生器と、前記高温高圧動力媒体を膨張させて前記機械エネルギーに変換するロータリピストン本体と前記ロータリピストン本体を回転可能に支持していて前記発電機と前記圧縮機に駆動連結された出力軸とを有する回転式流体機械とを備え、前記圧縮機から供給された前記高温高圧作動流体を一時的に蓄圧するバッファアキュムレータと、前記バッファアキュムレータから前記電気式動力媒体発生器に供給される前記高温高圧作動流体を制御する制御弁とを備え、前記回転式流体機械の始動時に、前記バッファアキュムレータと前記制御弁がスタータとして機能して前記バッファアキュムレータに蓄圧された前記高温高圧作動流体を前記電気式動力媒体発生器に供給することを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, the next-generation photovoltaic power generation system stores the first generated power by the photovoltaic power generation apparatus that supplies the first generated power generated by sunlight as the power for storage. A power storage device, an electrical energy conversion device that converts pressure energy into mechanical energy using the stored power supplied from the power storage device, and a generator that supplies second generated power using the mechanical energy. The electric energy conversion device boosts a low-temperature and low-pressure working fluid to generate a high-temperature and high-pressure working fluid, and supplies pulsed power of a predetermined cycle using the stored power supplied from the power storage device A pulse power source; and an electric power medium generator that generates heat at a predetermined temperature by energizing in response to the pulse power and generates a high-temperature and high-pressure power medium from the high-temperature and high-pressure working fluid; A rotary type having a rotary piston body that expands a high-temperature and high-pressure power medium and converts it into mechanical energy, a rotary piston body that rotatably supports the generator, and an output shaft that is drivingly connected to the compressor. A buffer machine for temporarily accumulating the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the compressor, and controlling the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the buffer accumulator to the electric power medium generator And the buffer accumulator and the control valve function as a starter when the rotary fluid machine is started, and the high-temperature and high-pressure working fluid accumulated in the buffer accumulator is supplied to the electric power medium generator. supply be characterized by Rukoto.

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、前記太陽光発電装置が集光型太陽光発電装置を備え、さらに、前記出力軸により駆動されて第3発電電力を供給するオルタネータと、前記第3発電電力を交直変換して変前記蓄電装置に充電する充電器とを備え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 solar power generation device includes a concentrating solar power generation device, and is further driven by the output shaft. An alternator that supplies third generated power and a charger that converts the third generated power into AC / DC conversion and charges the power storage device.

請求項に記載された発明によれば、請求項1又は2に記載の構成に加えて、次世代太陽光発電システムが、好ましくは、さらに、前記圧縮機と、前記電気式動力媒体発生器と、前記回転式流体機械と、前記回転式流体機械から排出された膨張ガスを冷却する凝縮器とを有する密閉動力サイクル回路と、前記密閉動力サイクル回路と熱的に結合されて同期しながら作動するヒートポンプ回路とを備え、前記ヒートポンプ回路が前記機械エネルギーの一部を利用して冷媒から冷熱を発生させ、前記凝縮器が前記冷熱を利用して前記膨張ガスを冷却することを特徴とする。According to the invention described in claim 3 , in addition to the configuration described in claim 1 or 2 , a next-generation photovoltaic power generation system preferably further includes the compressor and the electric power medium generator. And a sealed power cycle circuit having a rotary fluid machine, and a condenser for cooling the expanded gas discharged from the rotary fluid machine, and is thermally coupled to and operated in synchronization with the sealed power cycle circuit A heat pump circuit that generates cold from the refrigerant using a part of the mechanical energy, and the condenser cools the expanded gas using the cold.

請求項に記載された第2発明によれば、次世代自然エネルギー発電方法が、自然エネルギーにより発生した第1発電電力を蓄電装置に蓄電し、該蓄電装置の蓄電電力を利用して電気式エネルギー変換装置により圧力エネルギーから機械エネルギーに変換し、前記機械エネルギーにより発電機を駆動して第2発電電力を発生させ、前記電気式エネルギー変換装置において、前記蓄電電力を利用してパルス電源により周期的なパルス電力を発生させ、圧縮機により作動流体から高温高圧作動流体を生成して電気式動力媒体発生器に供給し、前記パルス電力に応答して前記電気式動力媒体発生器を通電して発熱させることにより前記高温高圧作動流体から高温高圧動力媒体を発生させ、前記高温高圧動力媒体を回転式流体機械で膨張させて前記機械エネルギーに変換し、前記機械エネルギーの一部で前記圧縮機を駆動し、前記圧縮機から供給された前記高温高圧作動流体を一時的に蓄圧するバッファアキュムレータと、前記バッファアキュムレータから前記電気式動力媒体発生器に供給される前記高温高圧作動流体を制御する制御弁とを備え、前記回転式流体機械の始動時に、前記バッファアキュムレータと前記制御弁がスタータとして機能して前記バッファアキュムレータに蓄圧された前記高温高圧作動流体を前記電気式動力媒体発生器に供給することを特徴とする。According to the second invention described in claim 4, the next generation of natural energy power generation method is to power storage a first generated power generated by natural energy storage device, electrical utilizing the stored power of the power storage device The energy conversion device converts pressure energy into mechanical energy, drives a generator with the mechanical energy to generate second generated power, and the electric energy conversion device uses the stored power to cycle with a pulse power source. A high-pressure and high-pressure working fluid is generated from the working fluid by a compressor and supplied to the electric power medium generator, and the electric power medium generator is energized in response to the pulse power. By generating heat, a high-temperature and high-pressure power medium is generated from the high-temperature and high-pressure working fluid, and the high-temperature and high-pressure power medium is expanded by a rotary fluid machine. Converted to energy, the mechanical part of the energy to drive the compressor, a buffer accumulator for temporarily accumulating said high temperature high pressure working fluid supplied from the compressor, the electric power medium from said buffer accumulator A control valve that controls the high-temperature and high-pressure working fluid supplied to the generator, and when the rotary fluid machine is started, the buffer accumulator and the control valve function as a starter and accumulate pressure in the buffer accumulator. A high-temperature and high-pressure working fluid is supplied to the electric power medium generator .

請求項に記載された発明によれば、請求項記載の構成に加えて、次世代太陽光発電方法が、好ましくは、さらに、前記機械エネルギーの一部により蓄電用電力を発生させ、前記蓄電用電力を充電器により前記蓄電装置に充電することを特徴とする。According to the invention described in claim 5 , in addition to the configuration of claim 4 , the next generation photovoltaic power generation method preferably further generates electricity for storage by a part of the mechanical energy, and The power storage power is charged into the power storage device by a charger.

請求項1記載の第1発明では、太陽光発電により発生した第1発電電力を従来の如く、直接、電気負荷で消費させるのではなく、電気式エネルギー変換装置において圧力エネルギーを機械エネルギーに変換するために利用する。この機械エネルギーにより発電機を駆動して得た第2発電電力を電気負荷で消費するようにしている。電気式エネルギー変換装置は、低温低圧作動流体から高温高圧作動流体を発生させる圧縮機と、パルス電力に応答して電気式動力媒体発生器を通電作動させて高温状態に昇温する電気式動力媒体発生器とを備えている。この高温高圧作動流体を電気式動力媒体発生器に通過させて瞬時に高温高圧動力媒体を発生させ、高温高圧動力媒体を回転式流体機械のロータリピストン本体に作用させて機械エネルギーに変換する。このとき、高温高圧動力媒体の一部がロータリピストン本体とハウジングとの隙間から未利用動力媒体として無駄に漏洩することがないため、機械エネルギー変換効率が向上する。このように、太陽光により発電した電力を直接、電気負荷で消費させるのではなく、一旦、蓄電装置に蓄電して、該蓄電装置の蓄電電力を利用して高温高圧作動流体から機械エネルギーに変換している。さらに、バッファアキュムレータに高温高圧作動流体を一旦、蓄圧して取り出すため、高温高圧作動流体の脈動が抑制され、回転式流体機械の回転ムラが防止される。このため、回転式流体機械の出力が安定して発電機から安定した発電電力を供給することが可能となる。また、前記回転式流体機械の始動時に、バッファアキュムレータと制御弁がスタータとして機能して、バッファアキュムレータに蓄圧していた高温高圧作動流体を電気式動力媒体発生器に供給することで、回転式流体機械を確実に始動させることができ、寒冷地用の特別の対策も行う必要がなく、始動時の信頼性を向上させることができる。さらに、制御弁は回転式流体機械の膨張行程の全期間中に開弁状態を維持するように制御されるため、電気式動力媒体発生器で発生した高温高圧動力媒体(例えば、200〜800Kgf/cm2)が回転式流体機械の膨張行程の全期間中においてロータリピストン本体に作用する。したがって、回転式流体機械は全回転域において常にほぼ、100%の最大トルクが得られ、正味有効平均圧力は数百Kgf/cm2に達して極めて大きな動力で発電機を駆動することが可能となる。したがって、大量の太陽光パネルや広大な設置スペースを不要とし、投資効率の高い太陽光発電システムを提供することが可能となる。さらに、大容量蓄電装置を用いることなく、夜間や長期の天候不順の場合にも安定した電力を供給することができる。According to the first aspect of the present invention, the first generated power generated by the photovoltaic power generation is not directly consumed by the electric load as in the prior art, but the pressure energy is converted into mechanical energy in the electric energy conversion device. For use. The second generated power obtained by driving the generator with this mechanical energy is consumed by the electric load. An electric energy conversion device includes a compressor that generates a high-temperature and high-pressure working fluid from a low-temperature and low-pressure working fluid, and an electric power medium that raises the temperature to a high temperature by energizing the electric power medium generator in response to pulse power. And a generator. This high-temperature and high-pressure working fluid is passed through an electric power medium generator to instantly generate a high-temperature and high-pressure power medium, and the high-temperature and high-pressure power medium acts on the rotary piston body of the rotary fluid machine to convert it into mechanical energy. At this time, since a part of the high-temperature and high-pressure power medium does not leak unnecessarily as an unused power medium from the gap between the rotary piston body and the housing, the mechanical energy conversion efficiency is improved. In this way, the electric power generated by sunlight is not directly consumed by an electrical load, but is temporarily stored in a power storage device and converted from high-temperature and high-pressure working fluid to mechanical energy using the power stored in the power storage device. doing. Furthermore, since the high-temperature and high-pressure working fluid is once accumulated and taken out from the buffer accumulator, the pulsation of the high-temperature and high-pressure working fluid is suppressed and rotation irregularities of the rotary fluid machine are prevented. For this reason, the output of the rotary fluid machine can be stabilized and stable generated power can be supplied from the generator. Further, when the rotary fluid machine is started, the buffer accumulator and the control valve function as a starter, and the high-temperature and high-pressure working fluid accumulated in the buffer accumulator is supplied to the electric power medium generator. The machine can be started reliably, and it is not necessary to take special measures for cold regions, so that the reliability at the start can be improved. Further, since the control valve is controlled to maintain the valve open state during the entire expansion stroke of the rotary fluid machine, the high-temperature and high-pressure power medium generated by the electric power medium generator (for example, 200 to 800 kgf / cm2) acts on the rotary piston body during the entire expansion stroke of the rotary fluid machine. Therefore, the rotary fluid machine can always obtain a maximum torque of almost 100% in the entire rotation range, and the net effective average pressure reaches several hundred Kgf / cm 2, so that the generator can be driven with extremely large power. . Therefore, it is possible to provide a solar power generation system with high investment efficiency without requiring a large amount of solar panels and a large installation space. Furthermore, stable power can be supplied even at night or in the case of long-term bad weather without using a large-capacity power storage device.

請求項2記載の構成では、太陽光発電装置が集光型太陽光発電装置を備える。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低減することが可能である。そのため、大量の太陽光パネルの利用を不要とし、集光型太陽光発電装置の設置スペースと設備コストの大幅な削減が可能となる。さらに、オルタネータが機械エネルギーの一部を利用して蓄電用電力としての第3発電電力を発生して、充電器により第3発電電力を蓄電装置に充電している。したがって、蓄電装置には、常時、蓄電用電力が供給され、夜間や長期に亘って天候不順が続いた場合であっても、パルス電源には長期に亘って蓄電電力が供給可能となる。その結果、電気式動力媒体発生器からは高温高圧動力媒体を連続的に回転式流体機械に供給することができる。したがって、夜間や長期の天候不順が続いた場合でも、高信頼性で安定した電力供給が可能となる。  In the structure of Claim 2, a solar power generation device is provided with a concentrating solar power generation device. The concentrating solar power generation device can reduce the usage amount of the solar cell element to one-hundredth of the area by using the solar energy condensed up to 1600 times by the condensing lens. . Therefore, it is not necessary to use a large amount of solar panels, and the installation space and equipment cost of the concentrating solar power generation device can be greatly reduced. Further, the alternator generates third generated power as power for storage using a part of mechanical energy, and charges the power storage device with the third generated power by a charger. Therefore, the power storage device is always supplied with power for power storage, and even when the weather continues to be irregular at night or for a long time, the power storage device can be supplied with power for a long time. As a result, the electric power medium generator can continuously supply the high-temperature and high-pressure power medium to the rotary fluid machine. Therefore, even when nighttime or long-term weather irregularities continue, highly reliable and stable power supply can be achieved.

請求項記載の構成では、密閉動力サイクル回路と熱的に結合してこれと同期しながら作動するヒートポンプ回路によって冷媒から極低温(例えば、−10℃)の冷熱を発生させ、この極低温冷熱により回転式流体機械の膨張ガスを冷却する。その結果、回転式流体機械の入口と出口との間には大きな圧力差が生じ、回転式流体機械の性能が飛躍的に向上する。そのため、次世代太陽光発電装置の運転効率を飛躍的に向上させて次世代太陽光発電装置の小型高性能化がさらに容易となる。According to a third aspect of the present invention, a cryogenic (for example, −10 ° C.) cold is generated from the refrigerant by a heat pump circuit that is thermally coupled to and synchronized with the closed power cycle circuit, and this cryogenic cold is generated. To cool the expansion gas of the rotary fluid machine. As a result, a large pressure difference is generated between the inlet and the outlet of the rotary fluid machine, and the performance of the rotary fluid machine is greatly improved. Therefore, the operation efficiency of the next-generation photovoltaic power generation apparatus is dramatically improved, and the next-generation photovoltaic power generation apparatus can be further reduced in size and performance.

請求項に記載された第2発明によれば、次世代自然エネルギー発電方法において、自然エネルギーにより発生した第1発電電力を蓄電装置に蓄電し、該蓄電装置の蓄電電力を利用して電気式エネルギー変換装置により圧力エネルギーから機械エネルギーに変換し、前記機械エネルギーにより発電機を駆動して第2発電電力を発生させている。電気式エネルギー変換装置において、蓄電装置の蓄電電力を利用してパルス電源が周期的なパルス電力を発生させ、該パルス電力に応答して電気式動力媒体発生器を高温領域(例えば、800〜1200℃)に昇温し、圧縮機で低温低圧作動流体から生成された高温高圧作動流体を電気式動力媒体発生器に通過させることにより高温高圧動力媒体(例えば、200〜800Kgf/cm2)を発生させている。高温高圧動力媒体は回転式流体機械で爆発的に膨張して機械エネルギーに変換して発電機を駆動する。したがって、自然エネルギーを利用して安定した発電電力を供給することが可能となる。According to the second invention described in claim 4 , in the next-generation natural energy power generation method, the first generated power generated by the natural energy is stored in the power storage device, and the stored power of the power storage device is used for the electric power generation. The energy conversion device converts pressure energy into mechanical energy, and a generator is driven by the mechanical energy to generate second generated power. In the electric energy conversion device, the pulse power source generates periodic pulse power using the stored power of the power storage device, and the electric power medium generator is set in a high temperature region (for example, 800 to 1200) in response to the pulse power. The high-temperature and high-pressure working fluid (for example, 200 to 800 kgf / cm 2) is generated by passing the high-temperature and high-pressure working fluid generated from the low-temperature and low-pressure working fluid in the compressor through the electric power medium generator. ing. The high-temperature and high-pressure power medium expands explosively in the rotary fluid machine, converts it into mechanical energy, and drives the generator. Therefore, it is possible to supply stable generated power using natural energy.

請求項に記載された発明によれば、回転式流体機械で得られた機械エネルギーの一部により蓄電用電力を発生させ、該蓄電用電力を充電器により蓄電装置に充電しているため、自然エネルギー発電が不安定な場合にも、蓄電装置への十分な蓄電を可能にしている。したがって、自然エネルギー発電による第1発電電力が不安定の場合にも蓄電装置への安定した蓄電を可能にすることで、夜間や長期の天候不順の場合にも安定した電力を供給可能にしている。According to the invention described in claim 5 , since the power for power storage is generated by a part of the mechanical energy obtained by the rotary fluid machine, and the power storage power is charged to the power storage device by the charger, Even when natural energy power generation is unstable, sufficient power storage to the power storage device is enabled. Therefore, stable power can be supplied to the power storage device even when the first generated power generated by natural energy power generation is unstable, so that stable power can be supplied even at night and in long-term bad weather. .

本発明の実施例による次世代自然エネルギー発電方法を実行するための次世代太陽光発電装置のブロック図を示す。1 shows a block diagram of a next-generation photovoltaic power generator for executing a next-generation natural energy power generation method according to an embodiment of the present invention. FIG. 図1の次世代太陽光発電装置の圧縮機の断面図を示す。Sectional drawing of the compressor of 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の電気式動力媒体発生器の断面図を示す。Sectional drawing of the electric power medium generator of 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適用しても良い。  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 applied to a moving body such as a vehicle, a ship, an aircraft, a railway locomotive, a space shuttle, an airship, etc. You may do it.

次世代太陽光発電装置10は、作動流体を利用して圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する電気式エネルギー変換装置12と、機械エネルギーの伝達を制御するクラッチCLを有する出力装置14と、出力装置16を介して駆動される発電機16とを備える。  The next-generation photovoltaic power generation apparatus 10 includes an electric energy conversion apparatus 12 that converts pressure energy into mechanical energy using a working fluid, an output apparatus 14 that includes a clutch CL that controls transmission of mechanical energy, and an output apparatus 16. And a generator 16 driven via

電気式エネルギー変換装置12は、作動流体Wfを循環させる密閉動力サイクル回路15と、熱的に密閉動力サイクル回路15に結合されていて、密閉動力サイクル回路15で発生した機械エネルギーの一部と作動流体とを利用して冷熱を発生させるヒートポンプ回路HPとを備える。密閉動力サイクル回路15は、低温低圧作動流体Wfを圧縮する圧縮機(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作動流体Wfpを逆止弁29を介して蓄圧する摺動ピストン及びバネ手段30aを内蔵した蓄圧室30bを有するバッファアキュムレータ30と、バッファアキュムレータ30のアウトレット30cから供給される高温高圧作動流体Wfpの流れ(流通期間)を制御する電磁弁からなる制御弁32と、バッファアキュムレータ30から供給された高温高圧作動流体Wfpを加熱して瞬時に高温高圧動力媒体を発生させる電気式動力媒体発生器42と、高温高圧動力媒体を作動室116内において爆発的に膨張させて機械エネルギーに変換するロータリピストン本体200と該機械エネルギー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とを有する回転式流体機械40と、ヒートポンプ回路HPで発生した冷熱を利用して回転式流体機械40の膨張ガスを冷却する凝縮器(冷却器)43とを備える。  The electric energy conversion device 12 is connected to the sealed power cycle circuit 15 that circulates the working fluid Wf and is thermally coupled to the sealed power cycle circuit 15, and operates with a part of the mechanical energy generated in the sealed power cycle circuit 15. And a heat pump circuit HP that generates cold using a fluid. The hermetic power cycle circuit 15 accumulates the compressor (composite rotary fluid machine) 27 that compresses the low-temperature and low-pressure working fluid Wf and the high-temperature and high-pressure working fluid Wfp discharged from the compressor 27 via the check valve 29. A control valve comprising a buffer accumulator 30 having a pressure accumulating chamber 30b incorporating a sliding piston and spring means 30a, and an electromagnetic valve for controlling the flow (circulation period) of the high-temperature and high-pressure working fluid Wfp supplied from the outlet 30c of the buffer accumulator 30. 32, an electric power medium generator 42 that heats the high-temperature and high-pressure working fluid Wfp supplied from the buffer accumulator 30 to instantaneously generate a high-temperature and high-pressure power medium, and the high-temperature and high-pressure power medium explosively in the working chamber 116. A rotary piston body 200 that expands and converts it into mechanical energy and takes out the mechanical energy In addition, a rotary fluid machine 40 having an output shaft 132 that transmits a part thereof to the compressor 27, and a condenser (cooling) that cools the expansion gas of the rotary fluid machine 40 using the cold generated by the heat pump circuit HP. ) 43.

バッファアキュムレータ30のバネ手段30aは、蓄圧室30bの作動流体が第1所定圧、例えば、20〜60MPaに維持されるように選択される。したがって、後述のように、作動流体として二酸化炭素(CO2)を利用した場合には、密閉動力サイクル回路15において、逆止弁29と制御弁32との間の第1蓄圧経路における圧力は20〜60MPaに維持され、残部の第2蓄圧経路(回転式流体機械40の低圧側)は第2所定圧、例えば、3MPaに維持されるように作動流体が密閉動力サイクル回路15に充填される。圧縮機27は、例えば、20〜60MPaの圧力で高温高圧作動流体としての超臨界流体を発生させることで圧縮機27の駆動に必要な動力の低減を可能にしている。密閉動力サイクル回路15の作動中にはバッファアキュムレータ30のバネ手段30aに抗して、蓄圧室30bに高温高圧作動流体が蓄圧される。  The spring means 30a of the buffer accumulator 30 is selected so that the working fluid in the pressure accumulating chamber 30b is maintained at a first predetermined pressure, for example, 20 to 60 MPa. Therefore, as described later, when carbon dioxide (CO 2) is used as the working fluid, in the sealed power cycle circuit 15, the pressure in the first pressure accumulation path between the check valve 29 and the control valve 32 is 20˜. The sealed power cycle circuit 15 is filled with the working fluid so that the remaining second pressure accumulation path (low pressure side of the rotary fluid machine 40) is maintained at a second predetermined pressure, for example, 3 MPa. For example, the compressor 27 generates a supercritical fluid as a high-temperature and high-pressure working fluid at a pressure of 20 to 60 MPa, thereby reducing the power required for driving the compressor 27. During the operation of the sealed power cycle circuit 15, the high-temperature and high-pressure working fluid is accumulated in the accumulator 30 b against the spring means 30 a of the buffer accumulator 30.

制御弁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移動体」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 control valve 32 has the same structure as that described in Japanese Patent Application No. 2012-270756 “Supercritical Engine and Supercritical Engine Driven Power Generation Device and Next-Generation Mobile Body Having the Same” by the same inventor as the present inventor. Therefore, detailed description is omitted.

ヒートポンプ回路HPは、凝縮器43を介して密閉動力サイクル回路15と熱的に結合していて回転式流体機械40の膨張ガスを冷却して得た低温低圧作動流体を冷媒Cmとして利用する。ヒートポンプ回路HPは、圧縮機27に組み込まれ(内蔵され)ていて低温低圧冷媒Cmを圧縮して超臨界流体からなる高温高圧冷媒Cmpを生成する高圧ポンプとして機能する冷媒高圧ポンプ手段P2(図2参照)と、高温高圧冷媒Cmpの圧力を減圧して蒸発・膨張させて冷熱を発生させる膨張器47と、該冷熱を利用して回転式流体機械40の膨張ガスを冷却する凝縮器43として機能する第1熱交換器Ev1と、周囲環境から熱を吸収して第1熱交換器Ev1から出た低温低圧冷媒Cmoを加熱して低温低圧作動流体Wfとして再生する第2熱交換器EV2とを備える。第2熱交換器EV2から出た低温低圧作動流体Wfは密閉動力サイクル回路15に循環され、以後、同一の動力サイクルが繰り返される。  The heat pump circuit HP is thermally coupled to the sealed power cycle circuit 15 via the condenser 43 and uses a low-temperature and low-pressure working fluid obtained by cooling the expansion gas of the rotary fluid machine 40 as the refrigerant Cm. The heat pump circuit HP is incorporated (built in) the compressor 27 and compresses the low-temperature and low-pressure refrigerant Cm to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant Cmp composed of a supercritical fluid. The refrigerant high-pressure pump means P2 functions as a high-pressure pump (FIG. 2). And a condenser 43 that cools the expanded gas of the rotary fluid machine 40 by using the cold heat to generate cold heat by reducing the pressure of the high-temperature and high-pressure refrigerant Cmp to evaporate and expand the refrigerant. A first heat exchanger Ev1 that absorbs heat from the surrounding environment and heats the low-temperature and low-pressure refrigerant Cmo that has come out of the first heat exchanger Ev1 to regenerate it as a low-temperature and low-pressure working fluid Wf. Prepare. The low-temperature and low-pressure working fluid Wf coming out of the second heat exchanger EV2 is circulated to the sealed power cycle circuit 15, and thereafter the same power cycle is repeated.

本実施例において、密閉動力サイクル回路15の作動流体及びヒートポンプ回路HPの冷媒としては、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)が利用される。説明の便宜上、密閉動力サイクル回路15の作動流体をCO2作動流体、ヒートポンプ回路HPの冷媒をCO2冷媒と称する。密閉動力サイクル回路15及びヒートポンプ回路HPでは、本発明を限定するものではないが、低圧側の圧力が所定圧、例えば、約3MPaとなるように調節されてCO2がそれぞれの系統内において充填される。しかしながら、CO2以外の媒体を利用する際は、所定圧はその媒体の種類に応じて適切な圧力値に選択される。  In the present embodiment, the working fluid of the sealed power cycle circuit 15 and the refrigerant of the heat pump circuit HP are not limited to the present invention, but are safe substances existing in nature and can be obtained at a very low cost. For this reason, carbon dioxide (hereinafter abbreviated as CO 2), which is a natural refrigerant having an ozone depletion coefficient of zero and a global warming coefficient of 1, is used. For convenience of explanation, the working fluid of the sealed power cycle circuit 15 is referred to as CO2 working fluid, and the refrigerant of the heat pump circuit HP is referred to as CO2 refrigerant. In the sealed power cycle circuit 15 and the heat pump circuit HP, the present invention is not limited, but the low-pressure side pressure is adjusted to a predetermined pressure, for example, about 3 MPa, and CO2 is filled in each system. . However, when using a medium other than CO2, the predetermined pressure is selected to be an appropriate pressure value according to the type of the medium.

図2より明らかなように、圧縮機27は、好ましくは、所定圧(例えば、3MPa)のCO2作動流体Wfを臨界圧力(例えば、20〜60MPa)まで圧縮して高圧CO2作動流体(CO2超臨界流体)Wfpを生成する圧縮手段P1と、低温低圧CO2冷媒Cm(例えば、0℃:3MPa)を臨界圧まで圧縮して高圧CO2冷媒(超臨界冷媒)Cmpを生成する冷媒高圧ポンプ手段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をCO2作動流体及びCO2冷媒の臨界圧以上の条件で運転する理由は、これら流体の圧縮に必要な動力を大幅に低減して圧力エネルギー/機械エネルギーの変換効率を向上させるためである。  As apparent from FIG. 2, the compressor 27 preferably compresses the CO2 working fluid Wf having a predetermined pressure (for example, 3 MPa) to a critical pressure (for example, 20 to 60 MPa) to compress the CO2 working fluid (CO2 supercritical). Fluid) Compression means P1 that generates Wfp and refrigerant high-pressure pump means P2 that compresses a low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cm (for example, 0 ° C .: 3 MPa) to a critical pressure to generate a high-pressure CO2 refrigerant (supercritical refrigerant) Cmp. It is composed of a combined rotary fluid machine equipped. The reason why the compressor 27 is operated under conditions higher than the critical pressure of the CO2 working fluid and the CO2 refrigerant is to greatly reduce the power required for compression of these fluids and improve the conversion efficiency of pressure energy / mechanical energy. .

図1及び図2に示すように、複合型回転式流体機械27は、電気式動力媒体発生器42に同心的に連結されたロータハウジング352と、密閉動力サイクル回路15に接続されて低温低圧CO2作動流体Wfを吸引する第1インレット356Aと、高温高圧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を吸引する第2インレット356Bと、超臨界冷媒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加圧ロータ362とを備える。  As shown in FIGS. 1 and 2, the combined rotary fluid machine 27 includes a rotor housing 352 concentrically connected to an electric power medium generator 42 and a low-temperature low-pressure CO 2 connected to a sealed power cycle circuit 15. A first inlet 356A that sucks the working fluid Wf, a first outlet 358A that discharges the high-temperature and high-pressure CO 2 working fluid (supercritical fluid) Wfp, a second inlet 356B that sucks the low-temperature and low-pressure refrigerant Cm, and a supercritical 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 pressurizing rotor 362 housed rotatably.

加圧ロータ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 pressurizing 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 an outer peripheral end portion of the lobe 364 from the lubricating oil supply port 362b. 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.

複合型回転式流体機械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に隣接して加圧ロータ362に対して移動可能な可動弁368と、可動弁368と曲面摺動凹部366との間に形成された加圧チャンバ370とを備える。可動弁368は、ロータハウジング352内に形成されたバルブ膨張室372に収納されて、ピボット軸374を介して回動するバルブエレメント376を備える。バルブエレメント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がバルブエレメント376を加圧ロータ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、複合型回転式流体機械27において、加圧チャンバ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、それぞれ超臨界作動流体及び超臨界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の加圧ロータ362は作動流体圧縮手段P1と、冷媒高圧ポンプ手段P2の共通部品として機能する。  The combined rotary fluid machine 27 further sucks the CO2 working fluid Wf and the refrigerant Cm from the inlets 356A and 356B while rotating on the inner peripheral surface of the rotor working chamber 360, and compresses these fluids to a supercritical pressure. However, the plurality of lobes 364 discharged from the outlets 358A and 358B, the curved sliding recess 366 formed in the circumferential rear edge in the radially inner region of the lobe 364, and the pressure rotor 362 adjacent to the inlet 356 The movable valve 368 is movable, and the pressurization chamber 370 is formed between the movable valve 368 and the curved sliding recess 366. The movable valve 368 includes a valve element 376 that is housed in a valve expansion chamber 372 formed in the rotor housing 352 and rotates via a pivot shaft 374. A distal end portion of the valve 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 valve element 376 toward the pressurizing rotor 362 in the spring housing portion 378 formed in the rotor housing 352. When the rotary fluid machine 40 is activated, when the drive shaft 132 is rotated in the clockwise direction in FIG. 2, for example, in the combined rotary fluid machine 27, the pressurized chamber 370 is operated with CO2 from the inlets 356A and 356B, respectively. The fluid Wf and the refrigerant Cm are sucked and discharged from the outlets 358A and 358B as a supercritical working fluid and a supercritical CO2 refrigerant, respectively. Thus, the pressurizing rotor 362 of the compressor 27 functions as a common part of the working fluid compressing means P1 and the refrigerant high-pressure pump means P2.

なお、複合型回転式流体機械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機械装置」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。複合型回転式流体機械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の第2回転機械部を利用してもよい。  The combined rotary fluid machine 27 is the same as the rotary pump described in Japanese Patent Application No. 2012-218058 “Rotary combustion engine, hybrid rotary combustion engine, and mechanical device equipped with these” by the same inventor as the present inventor. Since it has a structure, further detailed description is omitted. As the composite rotary fluid machine 27, a second rotary machine part of a rotary fluid machine, which will be described later, by the same inventor as the present application may be used.

図3に示すように、電気式動力媒体発生器42は、回転式流体機械40に対してこれと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動力媒体発生室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 electric power medium generator 42 includes a cylindrical reactor casing 1100 concentrically connected to 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. A power medium generating 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.

電気式動力媒体発生器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。動力媒体発生室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 electric power medium generator 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 arranged at corner portions 1118a and 1118b of the power medium generation 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.

動力媒体発生室1118には、対抗電極1124,1126の間に介在していて多数の導電性高融点管状加熱手段1134が充填されている。パルス電力に応答して、多数の導電性高融点管状加熱手段1134は通電発熱して800〜1200℃の超高温領域に達するため、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。これら導電性高融点管状加熱手段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、上述の超高温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、導電性高融管状加熱手段1134としては、例えば、外径6〜30mmで所定長さ(例えば、外形の0.5倍〜1.5倍の長さ)の銅タングステンパイプ等が挙げられる。図1において、通電加熱パイプ1134は動力媒体発生室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。動力媒体発生室1118においてアーク放電を発生させない場合は、導電性高融点管状加熱手段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、通電加熱パイプ1134の隙間及び通電加熱パイプ1134の穴部を通過する。このとき、これら通電加熱パイプ1134の各部と衝突しながら加熱されて瞬時に高温高圧CO2超臨界流体からなる高温高圧動力媒体が生成される。  The power medium generation chamber 1118 is filled with a number of conductive high melting point tubular heating means 1134 interposed between the counter electrodes 1124 and 1126. In response to the pulse power, a large number of conductive high melting point tubular heating means 1134 generates heat and reaches an ultra-high temperature region of 800 to 1200 ° C., so that the pulse power supply 28 sets the duty cycle of the pulse power to a predetermined value. Be controlled. The gap between the conductive high-melting point tubular heating means 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 ultrahigh temperature region can be maintained. When arc discharge is generated, the conductive high-melting tubular heating means 1134 is, for example, copper tungsten having an outer diameter of 6 to 30 mm and a predetermined length (for example, 0.5 to 1.5 times the outer shape). A pipe etc. are mentioned. In FIG. 1, the energization heating pipe 1134 is illustrated as being arranged in the power medium generation chamber 1118 in an aligned state, but in an actual application example, it is pressed with a predetermined pressure and maintained in an electrical connection relationship. If so, they may be arranged in a random state. In the case where no arc discharge is generated in the power medium generation chamber 1118, a number of stainless steel pipes cut into a predetermined length or other refractory metal pipes may be used as the conductive high melting point tubular heating means 1134. The CO 2 supercritical fluid passes through the gap between the electric heating pipe 1134 and the hole of the electric heating pipe 1134. At this time, a high-temperature and high-pressure power medium composed of a high-temperature and high-pressure CO2 supercritical fluid is instantaneously generated by being heated while colliding with each part of the energization heating pipe 1134.

通電加熱パイプ1134として銅タングステンパイプを採用する際には、通電加熱パイプ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力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、パルス電力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温高圧動力媒体の圧力と温度をさらに高めることが可能となる。上述の通電加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。動力媒体発生室1118に隣接してフイルタ部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を通過した高温高圧動力媒体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 a copper tungsten pipe is adopted as the energization heating pipe 1134, the pulse voltage of the pulse power may be selected so that arc discharge is generated in the adjacent portion where the energization heating pipes 1134 are in contact with each other. Arc discharge occurs more frequently when the voltage of pulse power 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-temperature and high-pressure power medium by controlling the high level and the low level in the voltage of the pulse power. The above-mentioned energization heating pipe is advantageous in that it significantly reduces the flow resistance of the working fluid, but the conductive high melting point heating means may be composed 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 power medium generation 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-temperature and high-pressure power medium 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号(発明の名称:回転式流体機械)、特願2012−195513号(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機械装置)に開示された回転式流体機械と同一構造のものを採用するが、その他の回転式流体機械でもよい。  The rotary fluid machine 40 is preferably Japanese Patent No. 5103570 (Title: Rotary fluid machine) and Japanese Patent Application No. 2012-195513 (Title: Rotary fluid machine) by the same inventor as the present inventors. ), And Japanese Patent No. 5218929 (Title of Invention: Rotary Combustion Engine, Hybrid Rotary Combustion Engine, and Mechanical Device Comprising These) A fluid machine may be used.

図1に戻って、電気式エネルギー変換装置12において、発電機16はクラッチCLを介して出力軸132に連結されて駆動されることにより発電電力を供給する。発電機16のパワーラインPLは商用電源の配電線に系統連係され、或いは、自家設備の電気機器等の負荷(図示せず)に接続されて消費される。電気式エネルギー変換装置12は、パルス電源28に蓄電電力を供給するための蓄電システム20を備える。蓄電システム20は、集光型太陽光発電装置(例えば、米国、カリフォルニアのSUNRGI社製)50と風力発電装置55との少なくとも一方からなる自然エネルギー発電装置80と、自然エネルギー発電装置80で得られた発電電力を蓄電用電力として供給する電力出力ライン80aとを備える。集光型太陽光発電装置50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。風力発電装置55は風車を備えたものが一般的であるが、オランダ国のデルフト工科大学(Delft University of Technology:TU Delft)で開発された風車のない風力発電システムでも構わない。このように自然エネルギーを利用して得られた蓄電用電力は充電器21を介して蓄電システム20の第1、第2蓄電装置22、23に交互に充電される。電力出力ライン80aは電流センサ及び電圧センサ(いずれも図示せず)を含む電力検知器90を備えていて、自然エネルギーによる発電電力を監視していて自然エネルギーによる発電電力が所定値以下になったときに警告信号RSをコントローラ60に送出する。  Returning to FIG. 1, in the electric energy conversion device 12, the generator 16 is connected to the output shaft 132 via the clutch CL and is driven to supply the generated power. The power line PL of the generator 16 is connected to a distribution line of a commercial power supply or connected to a load (not shown) such as an electric device of private equipment and consumed. The electric energy conversion device 12 includes a power storage system 20 for supplying stored power to the pulse power source 28. The power storage system 20 is obtained by a natural energy power generation device 80 including at least one of a concentrating solar power generation device (for example, manufactured by SUNGI Corporation, California, USA) 50 and a wind power generation device 55, and the natural energy power generation device 80. A power output line 80a for supplying the generated power as power for storage. The concentrating solar power generation device 50 uses the solar energy condensed up to 1600 times by the condensing lens to reduce the use amount of the solar cell element to one-hundredth of the area and install space and facilities. It has a structure that greatly reduces costs. The wind power generator 55 is generally equipped with a windmill, but may be a wind power generation system without a windmill developed at Delft University of Technology (TU Delft) in the Netherlands. Thus, the electric power for electrical storage obtained by using natural energy is charged alternately to the first and second electrical storage devices 22 and 23 of the electrical storage system 20 via the charger 21. The power output line 80a is equipped with a power detector 90 including a current sensor and a voltage sensor (both not shown), and the power generated by natural energy is monitored, and the power generated by natural energy is below a predetermined value. Sometimes a warning signal RS is sent to the controller 60.

一方、電気式エネルギー変換装置12の出力軸132には動力伝達手段14を介してオルタネータ25が駆動連結されており、電気式エネルギー変換装置12の作動中にオルタネータ25から蓄電用電力が出力される。オルタネータ25の出力側は遮断器19を介して蓄電システム20に接続される。蓄電システム20は、充電器21を介して蓄電電力が供給される第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交流電力を充電電圧に降圧する変圧器と、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。図示していないが、電力出力ライン80aには遮断器を配置して、警告信号に応答してコントローラから出力された指令信号に応じて自然エネルギー発電装置80を遮断するように構成しても良い。  On the other hand, an alternator 25 is drivingly connected to the output shaft 132 of the electric energy conversion device 12 via the power transmission means 14, and power for storage is output from the alternator 25 during operation of the electric energy conversion device 12. . The output side of the alternator 25 is connected to the power storage system 20 via the circuit breaker 19. The power storage system 20 alternately connects the first power storage device 22 to which stored power is supplied via the charger 21, the second power storage device 23, and the first and second power storage devices 22 and 23 to the charger 21. A first switching controller 24 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 are provided. Although not shown, the charger 21 includes a transformer that steps down AC power to a charging voltage, 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. Although not shown, a circuit breaker may be arranged in the power output line 80a so that the natural energy power generation device 80 is cut off in response to a command signal output from the controller in response to the warning signal. .

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.

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(米国”Maxwell Technologies“社製)が挙げられる。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。  Desirably, the first and second power storage devices 22 and 23 include commercially available ultracapacitor modules (manufactured by “Maxwell Technologies”, USA) that can be used for pulse charge / discharge cycle applications. 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.

パルス電源28は第1、第2蓄電装置22,23から供給された蓄電電力を利用して所定周期(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、5〜48ボルトの間で設定される。複数の通電加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力が電気式動力媒体発生器42に供給されるように回路設計しても良い。この時、電気式エネルギー変換装置12の容量に応じて、パルス電力は、好ましくは、ピーク電流通電期間内において流れる50〜200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。電気式動力媒体発生器42において、多数の通電加熱パイプ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。高温高圧作動流体が通電加熱パイプ1134の外表面に順次接触して通過する過程において、高温高圧動力媒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 pulsed power having a predetermined period (for example, 50 to 2000 hertz) using the stored power supplied from the first and second power storage devices 22 and 23. In pulse power, the pulse voltage is preferably set between 5 and 48 volts. When it is desired to generate an arc discharge between a plurality of energized heating elements, the circuit may be designed so that pulse power composed of a peak current and a base current is supplied to the electric power medium generator 42. At this time, depending on the capacity of the electric energy converter 12, the pulse power preferably has a peak current of 50 to 200 amperes flowing during the peak current conduction period and a current value of about one tenth of the peak current. However, it may be configured to have a base current that flows during the off-peak current conduction period. In the electric power medium generator 42, a large number of energized heating pipes 1134 are energized in response to pulse 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 high-temperature and high-pressure working fluid sequentially contacts and passes the outer surface of the electric heating pipe 1134, the high-temperature and high-pressure power medium is heated in a supercritical state to become a high-temperature supercritical fluid Scf.

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力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 power 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、バッファアキュムレータの圧力センサS1からの圧力信号PS、電気式動力媒体発生器42の温度センサS2からの温度信号T(図4参照)と、電気式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と、電力検知器90からの警告信号RS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〜S4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、回転式流体機械40のロータリピストン本体200には膨張行程の全期間中に高温高圧動力媒体が連続的に作用することになり、回転式流体機械40からは全回転域(0〜360度の回転角度)において正弦波ではなく、100%の最大トルクが得られる。一方、コントローラ60は、次世代太陽光発電装置10からの発電電力が不要なときには、クラッチCLを離脱させるための制御信号Ccを出力する。  In FIG. 1, the pressure signal PS from the pressure sensor S1 of the buffer accumulator, the temperature signal T (see FIG. 4) from the temperature sensor S2 of the electric power medium generator 42, and the output shaft 132 of the electric energy conversion device 12 A rotation speed signal SP from the rotation speed sensor S3 and a warning signal RS from the power detector 90 are 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 supply 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. Furthermore, the controller 60 controls the electromagnetic valve 32 in response to the input signals PS, T, SP from the sensors S1 to S4. At this time, the controller 60 controls the rotary fluid machine 40 to maintain the solenoid valve 32 in the open state during the entire expansion stroke. Accordingly, the high-temperature and high-pressure power medium continuously acts on the rotary piston main body 200 of the rotary fluid machine 40 during the entire expansion stroke, and from the rotary fluid machine 40, the entire rotation range (0 to 360 degrees). 100% maximum torque is obtained instead of a sine wave. On the other hand, the controller 60 outputs a control signal Cc for disengaging the clutch CL when the generated power from the next-generation photovoltaic power generation apparatus 10 is unnecessary.

次に、本発明による次世代自然エネルギー発電方法を実施するための次世代太陽光発電装置10の作動について説明する。  Next, the operation of the next-generation photovoltaic power generation apparatus 10 for implementing the next-generation natural energy power generation method according to the present invention will be described.

次世代太陽光発電装置10の作動において、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によってパルス電源28が起動され、周期的なパルス電力が電気式動力媒体発生器42に供給される。このとき、電気式動力媒体発生器42の通電加熱パイプ1134が通電して、例えば、800〜1200℃の温度領域から選択された所望の設定温度(例えば、1000℃)に達すると、電気式動力媒体発生器42の温度信号Tに応答してコントローラ60から電磁弁32に指令信号が出力され、電磁弁32は通電して開弁する。この時、バッファアキュムレータ30に蓄圧されていたCO2液化高圧(例えば、40MPa)作動流体Wfpが電気式動力媒体発生器42に高速流で噴出する。そのとき、液化高圧作動流体Wfpが高温の通電加熱パイプ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、これら通電加熱パイプ1134の隙間や穴部を通過しながらさらに加温されて所定温度(例えば、約1000℃)の超臨界流体SCfが高温高圧動力媒体となる。次に、超臨界流体SCfは回転式流体機械40のインレット124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機械エネルギーに変換されて出力軸132にトルクが発生する。  In the operation of the next-generation solar power generation apparatus 10, when a device start switch (not shown) is turned on, the pulse power supply 28 is activated by the controller 60, and periodic pulse power is supplied to the electric power medium generator 42. Supplied. At this time, when the energization heating pipe 1134 of the electric power medium generator 42 is energized and reaches a desired set temperature (for example, 1000 ° C.) selected from a temperature range of, for example, 800 to 1200 ° C., the electric power In response to the temperature signal T of the medium generator 42, 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 CO2 liquefaction high pressure (for example, 40 MPa) working fluid Wfp accumulated in the buffer accumulator 30 is ejected to the electric power medium generator 42 at a high speed flow. At that time, the liquefied high-pressure working fluid Wfp sequentially contacts the outer surface of the high-temperature energized heating pipe 1134 and is uniformly heated while being stirred. The supercritical fluid SCf heated to a predetermined temperature (for example, about 1000 ° C.) becomes a high-temperature and high-pressure power medium. Next, the supercritical fluid SCf flows into the expansion chamber 116 from the inlet 124 of the rotary fluid machine 40, acts on the rotary piston main body 200, explosively expands, is converted into mechanical energy, and torque is applied to the output shaft 132. Occur.

電気式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圧縮機27が起動し、圧縮機27内の圧縮手段P1と冷媒高圧ポンプ手段P2が同時に作動し、密閉動力サイクル回路15とヒートポンプ回路HPが互いに同期して起動する。この時、ヒートポンプ回路HPにおいて、冷媒高圧ポンプ手段P2から吐出した超臨界冷媒Cmpは、膨張器47で減圧されて膨張・蒸発して低温低圧ガスとなり、凝縮器43として機能する第1熱交換器EV1で冷熱(例えば、−10℃:3MPa)を発生して膨張ガスを冷却する。こうして得られた低温低圧液化ガスは、液化冷媒として圧縮機27の高圧ポンプ手段P2に循環され、そこで昇圧されて高圧液化冷媒Cmpとして膨張器47に供給される。第1熱交換器EV1を出た液化冷媒Cmoは第2熱交換器EV2で周囲熱を利用して加熱された後、低温低圧CO2作動流体Wfとして圧縮機27のインレット356Aに流入して圧縮手段P1により圧縮され、以後、密閉動力サイクル回路15が繰り返し、実行される。  At the time of starting the electric energy conversion device 12 and after the start-up is completed, the compressor 27 is started by the torque generated in the output shaft 132, and the compression means P1 and the refrigerant high-pressure pump means P2 in the compressor 27 are simultaneously operated to be sealed. The power cycle circuit 15 and the heat pump circuit HP are activated in synchronization with each other. At this time, in the heat pump circuit HP, the supercritical refrigerant Cmp discharged from the refrigerant high-pressure pump means P2 is decompressed by the expander 47, expands and evaporates to become a low-temperature low-pressure gas, and the first heat exchanger functions as the condenser 43. EV1 generates cold (for example, −10 ° C .: 3 MPa) to cool the expansion gas. The low-temperature low-pressure liquefied gas thus obtained is circulated as a liquefied refrigerant to the high-pressure pump means P2 of the compressor 27, where it is pressurized and supplied to the expander 47 as a high-pressure liquefied refrigerant Cmp. The liquefied refrigerant Cmo that has exited the first heat exchanger EV1 is heated using the ambient heat in the second heat exchanger EV2, and then flows into the inlet 356A of the compressor 27 as a low-temperature low-pressure CO2 working fluid Wf to compress the refrigerant. After being compressed by P1, the sealed power cycle circuit 15 is repeatedly executed thereafter.

電気式エネルギー変換装置12の運転中において、自然エネルギー発電装置80の発電電力は電力供給ライン80a及び充電器21を介して蓄電装置20に蓄電される。夜間や天候不順等の要因により自然エネルギー発電装置80の発電電力が所定値以下に低下した場合には、電力検知器90からの警告信号RSに応答してコントローラ60から遮断器19に指令信号が送出されて遮断器19は閉路する。したがって、オルタネータ25からの発電電力は蓄電用電力として利用され、充電器21を介して蓄電装置20に蓄電される。このように、夜間時間帯や天候不順(不十分な太陽光エネルギー又は風力エネルギー)が長期に亘って継続した場合であっても、電気式エネルギー変換装置12で発生させた機械エネルギーの一部を利用して駆動したオルタネータ25の発電電力を蓄電用電力として補給しているため、自然エネルギー発電において安定した電力を供給することが可能となる。  During operation of the electric energy conversion device 12, the generated power of the natural energy power generation device 80 is stored in the power storage device 20 through the power supply line 80 a and the charger 21. When the generated power of the natural energy power generation device 80 falls below a predetermined value due to factors such as nighttime or bad weather, a command signal is sent from the controller 60 to the circuit breaker 19 in response to the warning signal RS from the power detector 90. The circuit breaker 19 is closed upon delivery. Therefore, the generated power from the alternator 25 is used as power for storage and is stored in the power storage device 20 via the charger 21. In this way, even if the night time zone or bad weather (insufficient solar energy or wind energy) continues for a long time, a part of the mechanical energy generated by the electric energy conversion device 12 is obtained. Since the generated power of the alternator 25 driven by use is replenished as power for storage, stable power can be supplied in natural energy power generation.

以上、本発明の実施例による次世代太陽光発電装置及び次世代太陽光発電方法が記載されたが、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。例えば、圧縮機は、複合型回転式流体機械からなるものとして説明したが、複合型回転式流体機械をそれぞれの機能に合わせて分離独立させた圧縮機と高圧ポンプからなるように構成しても良い。また、凝縮器と圧縮機との間に第2熱交換器を配置したが、第2熱交換器を省力しても良い。さらに、作動流体及び冷媒はCO2以外の媒体を利用しても良い。  As described above, the next-generation photovoltaic power generation apparatus and the next-generation photovoltaic power generation method according to the embodiment of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the configuration shown in this embodiment, and various modifications are possible. . For example, the compressor has been described as being composed of a complex rotary fluid machine, but the complex rotary fluid machine may be composed of a compressor and a high-pressure pump that are separated and independent for each function. good. Further, although the second heat exchanger is arranged between the condenser and the compressor, the second heat exchanger may be saved. Further, a medium other than CO2 may be used as the working fluid and the refrigerant.

12 電気式エネルギー変換装置;14 出力装置;15 密閉動力サイクル回路;16 発電機;20 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 オルタネータ;27 圧縮機(複合型回転式流体機械);28 パルス電源;30 バッファアキュムレータ;32 電磁弁;40 回転式流体機械;41 再生器;42 電気式動力媒体発生器;43 冷却器;47 膨張器;50 集光型太陽光発電装置;55 風力発電装置;60 コントローラ;80 自然エネルギー発電装置; 90 電力検知器;HP ヒートポンプ回路;EV1 第1熱交換器;EV2 第2熱交換器DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Electric energy conversion device; 14 Output device; 15 Sealed power cycle circuit; 16 Generator; 20 Power storage system; 21 Charger; 22, 23 1st, 2nd power storage device; 25 Alternator; 27 Compressor (combined rotary fluid machine); 28 Pulsed power supply; 30 Buffer accumulator; 32 Solenoid valve; 40 Rotary fluid machine; 41 Regenerator; 42 Electric power medium generator; 43 Cooler , 47 expander, 50 concentrating solar power generation device, 55 wind power generation device, 60 controller, 80 natural energy power generation device, 90 power detector, HP heat pump circuit, EV1 first heat exchanger, EV2 second heat exchanger

Claims (5)

太陽光による第1発電電力を蓄電用電力として供給する太陽光発電装置と、
前記第1発電電力を蓄電する蓄電装置と、
前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して圧力エネルギーを機械エネルギーに変換する電気式エネルギー変換装置と、
前記機械エネルギーを利用して第2発電電力を供給する発電機とを備え、
前記電気式エネルギー変換装置が、
低温低圧作動流体を昇圧して高温高圧作動流体を生成する圧縮機と、
前記蓄電装置から供給された蓄電電力を利用して所定周期のパルス電力を供給するパルス電源と、
前記パルス電力に応答して通電することにより所定温度に発熱して前記高温高圧作動流体から高温高圧動力媒体を発生する電気式動力媒体発生器と、
前記高温高圧動力媒体を膨張させて前記機械エネルギーに変換するロータリピストン本体と前記ロータリピストン本体を回転可能に支持していて前記発電機と前記圧縮機に駆動連結された出力軸とを有する回転式流体機械と、
を備え
前記圧縮機から供給された前記高温高圧作動流体を一時的に蓄圧するバッファアキュムレータと、前記バッファアキュムレータから前記電気式動力媒体発生器に供給される前記高温高圧作動流体を制御する制御弁とを備え、前記回転式流体機械の始動時に、前記バッファアキュムレータと前記制御弁がスタータとして機能して前記バッファアキュムレータに蓄圧された前記高温高圧作動流体を前記電気式動力媒体発生器に供給することを特徴とする次世代太陽光発電システム。
A solar power generation device that supplies the first generated power from sunlight as power for storage, and
A power storage device for storing the first generated power;
An electrical energy conversion device that converts pressure energy into mechanical energy using stored power supplied from the power storage device;
A generator for supplying second generated power using the mechanical energy,
The electric energy conversion device is
A compressor that pressurizes a low-temperature and low-pressure working fluid to generate a high-temperature and high-pressure working fluid;
A pulse power supply that supplies pulsed power of a predetermined period using the stored power supplied from the power storage device;
An electric power medium generator for generating a high temperature and high pressure power medium from the high temperature and high pressure working fluid by generating heat at a predetermined temperature by energizing in response to the pulse power;
A rotary type having a rotary piston body that expands the high-temperature and high-pressure power medium and converts the medium into mechanical energy, a rotary piston body that rotatably supports the generator, and an output shaft that is drivingly connected to the generator and the compressor. Fluid machinery,
Equipped with a,
A buffer accumulator for temporarily accumulating the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the compressor; and a control valve for controlling the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the buffer accumulator to the electric power medium generator. , at the start of the rotary fluid machine, characterized that you supply the high-temperature high-pressure working fluid and the control valve and the buffer accumulator is accumulated in the buffer accumulator functions as a starter to said electric power medium generator Next-generation solar power generation system.
前記太陽光発電装置が集光型太陽光発電装置を備え、
さらに、前記出力軸により駆動されて第3発電電力を供給するオルタネータと、
前記第3発電電力を交直変換して前記蓄電装置に充電する充電器と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の次世代太陽光発電システム。
The solar power generation device includes a concentrating solar power generation device,
And an alternator driven by the output shaft to supply third generated power;
A charger for AC / DC converting the third generated power to charge the power storage device;
The next-generation photovoltaic power generation system according to claim 1, comprising:
さらに、前記圧縮機と、前記電気式動力媒体発生器と、前記回転式流体機械と、前記回転式流体機械から排出された膨張ガスを冷却する凝縮器とを有する密閉動力サイクル回路と、前記密閉動力サイクル回路と熱的に結合されて同期しながら作動するヒートポンプ回路とを備え、前記ヒートポンプ回路が前記機械エネルギーの一部を利用して冷媒から冷熱を発生させ、前記凝縮器が前記冷熱を利用して前記膨張ガスを冷却することを特徴とする請求項1又は2に記載の次世代太陽光発電システムAnd a sealed power cycle circuit comprising: the compressor; the electric power medium generator; the rotary fluid machine; and a condenser for cooling the expanded gas discharged from the rotary fluid machine; A heat pump circuit that is thermally coupled to and synchronized with the power cycle circuit, wherein the heat pump circuit uses part of the mechanical energy to generate cold from the refrigerant, and the condenser uses the cold Next-generation photovoltaic system according to claim 1 or 2, characterized in that cooling the expanded gas is. 自然エネルギーにより発生した第1発電電力を蓄電装置に蓄電し、該蓄電装置の蓄電電力を利用して電気式エネルギー変換装置により圧力エネルギーから機械エネルギーに変換し、前記機械エネルギーにより発電機を駆動して第2発電電力を発生させ、前記電気式エネルギー変換装置において、前記蓄電電力を利用してパルス電源により周期的なパルス電力を発生させ、圧縮機により作動流体から高温高圧作動流体を生成して電気式動力媒体発生器に供給し、前記パルス電力に応答して前記電気式動力媒体発生器を通電して発熱させることにより前記高温高圧作動流体から高温高圧動力媒体を発生させ、前記高温高圧動力媒体を回転式流体機械で膨張させて前記機械エネルギーに変換し、前記機械エネルギーの一部で前記圧縮機を駆動し、前記圧縮機から供給された前記高温高圧作動流体を一時的にバッファアキュムレータに蓄積し、前記バッファアキュムレータから前記電気式動力媒体発生器に供給される前記高温高圧作動流体を制御弁により制御し、前記回転式流体機械の始動時に、前記バッファアキュムレータと前記制御弁をスタータとして機能させて前記バッファアキュムレータから前記高温高圧作動流体を前記電気式動力媒体発生器に供給することを特徴とする次世代自然エネルギー発電方法。The first generated power generated by the natural energy is stored in the power storage device, and the stored energy of the power storage device is used to convert the pressure energy into mechanical energy by the electric energy conversion device, and the generator is driven by the mechanical energy. Second electric power is generated, and in the electric energy conversion device, a periodic pulse electric power is generated by a pulse power source using the stored electric power, and a high-temperature high-pressure working fluid is generated from the working fluid by a compressor. The high temperature high pressure power medium is generated from the high temperature high pressure working fluid by supplying the electric power medium generator to the electric power medium generator and energizing the electric power medium generator in response to the pulse power to generate heat. inflating medium in a rotary fluid machine is converted into the mechanical energy to drive the compressor with a part of the mechanical energy, before The high-temperature high-pressure working fluid supplied from the compressor is temporarily accumulated in a buffer accumulator, the high-temperature high-pressure working fluid supplied from the buffer accumulator to the electric power medium generator is controlled by a control valve, and the rotation at the start of the formula fluid machine, the next generation of natural energy which is characterized that you supply the high temperature high pressure working fluid to the electric power medium generator the control valve and the buffer accumulator from said buffer accumulator to function as a starter Power generation method. 前記機械エネルギーの一部により蓄電用電力を発生させ、前記蓄電用電力を充電器により前記蓄電装置に充電することを特徴とする請求項4記載の次世代自然エネルギー発電方法。  5. The next-generation natural energy power generation method according to claim 4, wherein power for power storage is generated by a part of the mechanical energy, and the power for power storage is charged to the power storage device by a charger.
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