JP5541603B2 - 多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム - Google Patents
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Description
その一は、中華民国実用新案第M426140号の「光熱ダブル効果発電装置」であり、ボールソケット状集光部と光線拡散素子を利用して、光電モジュールと熱電ユニットとが、同時に発電でき、最適な効率が実現されるものである。
その二は、中華民国実用新案第M403005号の「蓄熱発電設備」であり、集光装置で輻射熱を集中して、集熱容器内の高沸点吸熱メディアを加熱させ、集熱容器に水を通すための熱交換管路があり、蒸気を生成し、蒸気発電装置に供給して発電させるものである。
その三は、中華民国実用新案第M373473号の「太陽エネルギー蓄熱構造」であり、集熱管と蓄熱被覆体内にある高熱エンタルピー物質を利用して光熱エネルギーを吸収し、蓄熱素子に貯蓄された後、熱水素子や吸収式や吸着式或いは噴射式等の冷凍エアコン装置へ出力するものである。
その四は、中華民国実用新案第M397437号の「光電と熱電効應の複合型発電システム」であり、太陽エネルギー板や集熱素子、発電機及び冷却チップの相互作用を統合して、熱エネルギーのロースを低減させて、発電効率が向上されるものである。
その五は、中華民国実用新案第M355500号の太陽エネルギー蓄熱式シュリーレンエンジン発電装置」であり、太陽エネルギー集熱板と集光レンズを利用して、加熱素子と蓄熱素子との温度を向上させて、シュリーレンエンジンを駆動して発電させるものである。
その六は、米国特許US5,417,052の「Hybrid Solar Central Receiver for Combined Cycle Power Plant」であり、日光反射器(Heliostat)を利用して、太陽輻射を中央受信器(Central receiver)の表面に集中させ、内部の融解塩を加熱し、受熱された融解塩でガスタービンの圧縮空気を予熱し、ガスタービンが発電機を駆動するだけでなく、高温排気が廃熱回収装置により蒸気を生成し、蒸気タービンを駆動して発電させるものである。
その七は、米国特許US7,836,695 B2の「Solar Energy System」であり、太陽エネルギー集熱部材(Solar Collection Assembly)で空気を加熱し、受熱された空気により、蓄熱部材(Thermal Storage Assembly)が加熱され、蒸気形成機によって生成された蒸気で蒸気タービン機を駆動して発電させるものである。
1、受熱された蓄熱メディアが加熱されて、水が蒸気を生成するか空気が加熱されることは、蓄熱メディアが循環に流動して、熱交換装置を通すことや、水や空気が循環に流動して熱交換管路を通すことが必要である。
2、太陽エネルギーを利用する方式が多様化になっていなく、多めにエネルギーがロースされて、捕獲されずに、効率を向上することができない。
3、太陽エネルギー電池と熱電チップの稼動温度が有効に制御できず、最適効率で稼動できず、或いは、ユニットが温度高すぎるため、破壊されてしまう。
4、循環ポンプで熱水回路を駆動することが必要であるため、エネルギーロースが増大され、発電効率が低下される。
1、リング状ディスク式太陽エネルギー集光器2は、太陽1の光源を太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体31の表面に集中させて、太陽エネルギー電池314が光起電効果(Photovoltaic effect)により、直接に、太陽光を電気エネルギーに変換でき、また、有機流体を沸騰させて飽和有機蒸気を生成することにより、安定的に太陽エネルギー電池314を最適稼動温度に維特できる。
2、熱電チップ316の熱い端が蒸気蓄熱室に接続され、冷たい端が有機流体蓄熱室に浸され、冷熱端温差によるゼーベック効果(Seebeck effect)により発電でき、また、熱い端が高圧飽和水蒸気作用によく、最適稼動温度に維持される。
3、高エンタルピー蓄熱室313の高エンタルピー蓄熱メディア3131で太陽熱エネルギーを吸収して、蒸気蓄熱室312へ熱伝達させ、水が沸騰されることによる飽和高圧水蒸気が蒸気ランキンサイクル発電装置4へ供給されて、それを稼動させ、また、蓄熱水槽6よって水に凝縮された後、蒸気蓄熱室312へ回流してもよいし、有機流体蓄熱室311へ送られても良く、熱電チップ316に供給されて発電させる外に、沸騰による飽和有機蒸気が有機ランキンサイクル発電装置5に供給されて稼動させる。
4、蓄熱水槽6は、蒸気ランキンサイクル発電装置4と有機ランキンサイクル発電装置5とが稼動する時、凝縮器として使用され、水蒸気や凝縮過程において排除された潜熱を吸収や貯蓄して熱水を生成し、また、蒸気ランキンサイクル発電装置4と有機ランキンサイクル発電装置5が停止されて稼動しない時、循環ポンプを駆動せずに、熱サイホン(Thermosyphon)循環により、直接に、高エンタルピー蓄熱室313の熱エネルギーを蓄熱水槽本体61へ伝達して熱水を生成する。
2 リング状ディスク式太陽エネルギー集光器
3 太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器
31 太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体
311 有機流体蓄熱室
3111 有機流体或飽和有機蒸気
3112 有機流体蓄熱室入口
3113 有機流体蓄熱室出口
312 蒸気蓄熱室
3121 熱水或高圧飽和水蒸気
3122 蒸気蓄熱室入口
3123 蒸気蓄熱室出口
313 高エンタルピー蓄熱室
3131 高エンタルピー蓄熱メディア
314 太陽エネルギー電池
315 選択性吸熱フィルム
316 熱電チップ
32 太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器支持フレーム
4 蒸気ランキンサイクル発電装置
411 蒸気膨張タービン
412 発電機
42 熱交換管路
43 凝縮水循環ポンプ
441 蒸気調圧弁
442 第一蒸気制御弁
443 第二蒸気制御弁
444 第三蒸気制御弁
451 第一凝縮水制御弁
452 第二凝縮水制御弁
5 有機ランキンサイクル発電装置
511 有機気体膨張タービン
512 発電機
52 熱交換管路
53 有機液体循環ポンプ
541 有機蒸気調圧弁
542 第一有機気体制御弁
543 第二有機気体制御弁
544 第三有機気体制御弁
551 第一有機液体制御弁
552 第二有機液体制御弁
6 蓄熱水槽
61 蓄熱水槽本体
62 蓄熱水支持フレーム
Claims (10)
- 太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体と、その底部に設置される支持フレームとがある太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器と、
該太陽エネルギー蓄熱容器の周りに位置するように設置された複数のリング状ディスク式太陽エネルギー集光器と、
前記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器に接続される蒸気ランキンサイクル発電装置と、
前記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器に接続される有機ランキンサイクル発電装置と、
前記蒸気ランキンサイクル発電装置と有機ランキンサイクル発電装置に接続される蓄熱水槽とが含まれる多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステムにおいて、
上記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体の表面が上下の二層区間に分けられ、表面の上層区間に太陽エネルギー電池が実装され、表面の下層区間に選択性吸熱フィルムが塗布され、上記選択性吸熱フィルムの内層が高エンタルピー蓄熱室になり、高エンタルピー蓄熱室の中に高エンタルピー蓄熱メディアが収納されることを特徴とする多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。 - 上記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体の内部において、有機流体蓄熱室と蒸気蓄熱室及び高エンタルピー蓄熱室が含有され、上記蒸気蓄熱室が高エンタルピー蓄熱室と有機流体蓄熱室の間に介在して、熱伝達面積が増大され、また、対向する面が凹凸状に設計されることを特徴とする請求項1に記載の多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。
- 上記高エンタルピー蓄熱室内に、高エンタルピー蓄熱メディア(例えば、硝酸塩類や亜硝酸塩類、リン酸塩類、硫酸塩類、パラフィンワックス或いは耐高温油である)が、収納されることを特徴とする請求項2に記載の多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。
- 上記有機流体蓄熱室内に、有機流体(例えば、冷媒やベンゼン類、アルカン類、二酸化炭素またはアンモニア)が収納されることを特徴とする請求項2に記載の多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。
- 上記有機流体蓄熱室と蒸気蓄熱室との間に熱電チップが設けられ、上記熱電チップの熱い端が蒸気蓄熱室に接続され、冷たい端が有機流体蓄熱室の中に設置され、冷熱端温差によるゼーベック効果を利用して発電し、また、熱い端が高圧飽和水蒸気作用により最適稼動温度に維持されることを特徴とする請求項2に記載の多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。
- 上記有機流体蓄熱室に有機流体蓄熱室入口と有機流体蓄熱室出口があり、それぞれ、有機ランキンサイクル発電装置が接続されることを特徴とする請求項2に記載の多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。
- 上記蒸気蓄熱室に蒸気蓄熱室入口と蒸気蓄熱室出口があり、それぞれ、蒸気ランキンサイクル発電装置が接続されることを特徴とする請求項2に記載の多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。
- 太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体と、その底部に設置される支持フレームとがある太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器と、
該太陽エネルギー蓄熱容器の周りに位置するように設置された複数のリング状ディスク式太陽エネルギー集光器と、
前記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器に接続される蒸気ランキンサイクル発電装置と、
前記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器に接続される有機ランキンサイクル発電装置と、
前記蒸気ランキンサイクル発電装置と有機ランキンサイクル発電装置に接続される蓄熱水槽とが含まれる多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステムにおいて、
上記蒸気ランキンサイクル発電装置は、互いに接続された蒸気膨張タービンや発電機、蒸気熱交換管路、凝縮水循環ポンプ、蒸気調圧弁、第一蒸気制御弁、第二蒸気制御弁、第三蒸気制御弁、第一凝縮水制御弁及び第二凝縮水制御弁が備えられることを特徴とする多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。 - 太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体と、その底部に設置される支持フレームとがある太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器と、
該太陽エネルギー蓄熱容器の周りに位置するように設置された複数のリング状ディスク式太陽エネルギー集光器と、
前記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器に接続される蒸気ランキンサイクル発電装置と、
前記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器に接続される有機ランキンサイクル発電装置と、
前記蒸気ランキンサイクル発電装置と有機ランキンサイクル発電装置に接続される蓄熱水槽とが含まれる多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステムにおいて、
上記有機ランキンサイクル発電装置は、互いに接続された有機気体膨張タービンや発電機、熱交換管路、有機液体循環ポンプ、有機蒸気調圧弁、第一有機気体制御弁、第二有機気体制御弁、第三有機気体制御弁、第一有機液体制御弁及び第二有機液体制御弁が備えられることを特徴とする多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。 - 太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体と、その底部に設置される支持フレームとがある太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器と、
該太陽エネルギー蓄熱容器の周りに位置するように設置された複数のリング状ディスク式太陽エネルギー集光器と、
前記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器に接続される蒸気ランキンサイクル発電装置と、
前記太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器に接続される有機ランキンサイクル発電装置と、
前記蒸気ランキンサイクル発電装置と有機ランキンサイクル発電装置に接続される蓄熱水槽とが含まれる多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステムにおいて、
上記蓄熱水槽は、蓄熱水槽本体と蓄熱水槽本体の底部に設置された蓄熱水槽支持フレームが備えられ、蓄熱水槽本体の位置が太陽エネルギー発電且つ蓄熱容器本体の頂端よりも高くなり、蒸気と有機ランキンサイクル発電装置が停止される時、有機流体や水によって熱エネルギーが吸収されて、熱い水が形成され、自然に循環することを特徴とする多機能太陽エネルギーコージェネレーションシステム。
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