JP6800557B2

JP6800557B2 - Energy system using external combustion engine

Info

Publication number: JP6800557B2
Application number: JP2014141441A
Authority: JP
Inventors: 竹内　誠; 誠竹内
Original assignee: 株式会社アルファプラスパワー
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2034-07-09
Also published as: JP2015034544A

Description

本発明は、スターリングエンジン等の外燃機関に用いる熱エネルギーと、スターリングエンジン等を用いて発電した電気エネルギーとの連系を行う外燃機関を用いたエネルギーシステムに関するものである。 The present invention relates to an energy system using an external combustion engine that interconnects thermal energy used for an external combustion engine such as a Stirling engine and electric energy generated by the Stirling engine or the like.

近年、木質バイオマスボイラ等の排熱や太陽熱等を有効利用するために、外燃機関の一種としてのスターリングエンジンが注目されている。 In recent years, a Stirling engine as a kind of external combustion engine has been attracting attention in order to effectively utilize exhaust heat of woody biomass boilers and solar heat.

スターリングエンジン（Stirling engine）は、作動空間内のヘリウム等の気体を外部から加熱・冷却し、その体積と圧力の変化により出力を得る外燃機関である。 A Stirling engine is an external combustion engine that heats and cools a gas such as helium in the working space from the outside and obtains an output by changing its volume and pressure.

このスターリングエンジンは高い熱効率を期待でき、作動流体（気体）を外部から加熱するので熱源を問わず、木質バイオマスの燃焼熱、太陽熱、地熱、排熱といった各種の熱源を活用でき、再生可能エネルギーの利用や省エネルギーに資することができるという利点がある。 This Stirling engine can be expected to have high thermal efficiency, and since it heats the working fluid (gas) from the outside, it can utilize various heat sources such as combustion heat of woody biomass, solar heat, geothermal heat, and exhaust heat regardless of the heat source, and can be used for renewable energy. It has the advantage of being able to contribute to utilization and energy saving.

スターリングエンジンに関する技術は種々提案されている（例えば、特許文献１等）。 Various techniques related to the Stirling engine have been proposed (for example, Patent Document 1 and the like).

特開２００６−１１８４３０号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-118430

しかしながら、太陽熱などを熱源とする場合には、天候や時間帯等の条件により熱源の熱エネルギーが変動し易く、スターリングエンジン等の出力が安定しないという難点があった。即ち、太陽熱等は、天候等の条件の変化により集熱される熱エネルギーにバラつきを生じ易い。そのため、このような熱源によって稼働されるスターリングエンジン等で発電機を駆動する場合に、発電される電力が安定しないという不都合があった。 However, when solar heat or the like is used as the heat source, the heat energy of the heat source tends to fluctuate depending on the conditions such as the weather and the time zone, and there is a problem that the output of the Stirling engine or the like is not stable. That is, solar heat and the like tend to cause variations in the heat energy collected due to changes in conditions such as the weather. Therefore, when the generator is driven by a Stirling engine or the like operated by such a heat source, there is a problem that the generated electric power is not stable.

一方、上記のような熱源によりスターリングエンジン等を稼働し、発電機を駆動させて電力を得る場合に、電力の消費側においても変動があり、消費側の要因で電力不足あるいは電力過多となる場合がある。そのため、電気製品などの動作が不安定になったり、あるいは余剰電力を無駄にする虞があるという不都合があった。また、商用系統に接続し売電を行う場合、出力変動が系統の負荷となり、接続が増加するにつれ系統全体の不安定が生じるという不都合があった。 On the other hand, when a Stirling engine or the like is operated by a heat source as described above and a generator is driven to obtain electric power, there is a fluctuation on the electric power consumption side, and the electric power is insufficient or excessive due to the electric power consumption side. There is. Therefore, there is a disadvantage that the operation of electric appliances and the like may become unstable or surplus electric power may be wasted. Further, when connecting to a commercial system and selling power, there is a disadvantage that output fluctuation becomes a load on the system and instability of the entire system occurs as the number of connections increases.

本発明は上記の事情に鑑み、熱エネルギーと電気エネルギーとを平準化して、エネルギー効率を向上させることのできる外燃機関を用いたエネルギーシステムを提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an energy system using an external combustion engine capable of leveling thermal energy and electric energy to improve energy efficiency.

前記課題を解決するため、第１の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、熱を発生する熱源手段と、前記熱源手段から所定の熱媒を介して供給される所定温度の熱エネルギーによって稼働される外燃機関と、前記外燃機関を動力源として駆動される発電手段と、前記発電手段で発電された交流電力の周波数を、直流を含む異なる周波数に変換する周波数変換装置と、前記周波数変換装置で変換された電力について、他の電力供給手段との間における電力の相互補完を行う電力連系手段とを備え、前記電力連系手段は、前記発電手段および前記電力供給手段から供給される供給電力の合計と、負荷電力の合計とが合致するように、前記周波数変換装置の周波数を制御して前記外燃機関の回転数を調整することを要旨とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the energy system using the external combustion engine according to the first feature has a heat source means for generating heat and heat energy at a predetermined temperature supplied from the heat source means via a predetermined heat medium. An external fuel engine operated by the engine, a power generation means driven by the external fuel engine as a power source, and a frequency conversion device that converts the frequency of AC power generated by the power generation means into different frequencies including DC. The power interconnection means includes a power interconnection means for mutually complementing the power converted by the frequency conversion device with other power supply means, and the power interconnection means is provided from the power generation means and the power supply means. The gist is to control the frequency of the frequency converter to adjust the rotation speed of the external fuel engine so that the total of the supplied power and the total of the load power match.

第２の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第１の特徴において、前記熱源手段は、１または２以上の熱源または熱負荷を備え、前記各熱源または各熱負荷で発生または放出された熱を所定の熱媒を介して連系させる熱媒連系手段をさらに備えることを要旨とする。 An energy system using an external combustion engine according to the second feature, in the first feature, the heat source means includes one or more heat sources or heat loads, and is generated or released at each heat source or each heat load. The gist is to further provide a heat medium interconnection means for interconnecting the generated heat via a predetermined heat medium.

第３の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第１または第２の特徴において、前記熱媒連系手段は、前記各熱源から供給される供給熱量の合計と、負荷熱量の合計とが合致するように供給熱量を調整することを要旨とする。 In the energy system using the external combustion engine according to the third feature, in the first or second feature, the heat medium interconnection means is the total amount of heat supplied from each of the heat sources and the total amount of load heat. The gist is to adjust the amount of heat supplied so that it matches.

第４の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第１から第３の何れかの特徴において、前記熱媒連系手段は、負荷として熱媒冷却器を有し、前記各熱源から供給される供給熱量の合計と、負荷熱量の合計とが合致するように前記熱媒冷却器によって負荷熱量を調整することを要旨とする。 In the energy system using the external combustion engine according to the fourth feature, in any one of the first to third features, the heat medium interconnection means has a heat medium cooler as a load, and from each of the heat sources. The gist is to adjust the load heat amount by the heat medium cooler so that the total of the supplied heat amount and the total load heat amount match.

第５の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第３または第４の特徴において、前記熱源の少なくとも一つが燃焼ボイラで構成され、前記熱媒連系手段は、前記燃焼ボイラの燃焼温度および燃料の供給量を制御して、前記供給熱量を調整することを要旨とする。 In the energy system using the external combustion engine according to the fifth feature, in the third or fourth feature, at least one of the heat sources is composed of a combustion boiler, and the heat medium interconnection means is the combustion of the combustion boiler. The gist is to adjust the heat supply amount by controlling the temperature and the fuel supply amount.

第６の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第５の特徴において、前記熱媒連系手段は、前記燃焼ボイラからの燃焼ガス通過系路の上流側から下流側に設置される複数段の熱ループを備えることを要旨とする。 In the fifth feature, the energy system using the external combustion engine according to the sixth feature is that the heat medium interconnection means is installed from the upstream side to the downstream side of the combustion gas passage system path from the combustion boiler. The gist is to have a multi-stage thermal loop.

第７の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第６の特徴において、前記各熱ループは、前記燃焼ガス通過系路から入熱した熱エネルギーを所定の熱負荷で順次消費するように構成されていることを要旨とする。 In the sixth feature, the energy system using the external combustion engine according to the seventh feature is such that each of the heat loops sequentially consumes the heat energy input from the combustion gas passage system with a predetermined heat load. The gist is that it is composed of.

第８の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第６または第７の特徴において、前記熱媒冷却器の負荷側の流体に燃焼ガス通路の下流側の熱ループの流体を利用することを要旨とする。 In the sixth or seventh feature, the energy system using the external combustion engine according to the eighth feature utilizes the fluid of the heat loop on the downstream side of the combustion gas passage as the fluid on the load side of the heat medium cooler. The point is that.

第９の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第６または第７または第８の特徴において、前記外燃機関の作動ガス冷却器の冷却水側の流体に、燃焼ガス通路の下流側の熱ループの流体を利用することを要旨とする。 The energy system using the external combustion engine according to the ninth feature has, in the sixth or seventh or eighth feature, the fluid on the cooling water side of the working gas cooler of the external combustion engine, downstream of the combustion gas passage. The gist is to use the fluid in the thermal loop on the side.

第１０の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第１から第９の特徴において、前記所定温度は、６００℃以下であることを要旨とする。 The gist of the energy system using the external combustion engine according to the tenth feature is that the predetermined temperature is 600 ° C. or lower in the first to ninth features.

第１１の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第１から第１０の特徴において、前記熱媒は、熱媒油で構成されることを要旨とする。 The gist of the energy system using an external combustion engine according to the eleventh feature is that the heat medium is composed of a heat medium oil in the first to tenth features.

第１２の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第１から第１１の特徴において、前記熱源手段は、太陽熱集熱器およびバイオマス燃料の燃焼器を含むことを要旨とする。 An energy system using an external combustion engine according to a twelfth feature is characterized in that, in the first to eleventh features, the heat source means includes a solar heat collector and a biomass fuel combustor.

第１３の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第２から第１２の特徴において、前記熱媒連系手段には、熱エネルギーの相互補完を行う蓄熱器および熱エネルギーの消費を行う熱負荷が接続されていることを要旨とする。 In the second to twelfth features of the energy system using the external combustion engine according to the thirteenth feature, the heat medium interconnection means consumes a heat storage device and heat energy that complement each other of the heat energy. The gist is that the thermal load is connected.

第１４の特徴に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムは、第１から第１３の特徴において、前記他の電力供給手段は、商用電源および風力発電機を含むことを要旨とする。 The energy system using an external combustion engine according to the fourteenth feature is characterized in that, in the first to thirteenth features, the other power supply means includes a commercial power source and a wind power generator.

本発明によれば、熱エネルギーと電気エネルギーとを平準化して、エネルギー効率を向上させることのできる外燃機関を用いたエネルギーシステムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an energy system using an external combustion engine capable of leveling thermal energy and electrical energy to improve energy efficiency.

第１の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the energy system using the external combustion engine which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムに適用される低温度差型スターリングエンジンの第１実施例を示す全体構成図である。It is an overall block diagram which shows 1st Example of the low temperature difference type Stirling engine applied to the energy system using the external combustion engine which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムに適用される低温度差型スターリングエンジンの第２実施例を示す全体構成図である。It is an overall block diagram which shows the 2nd Example of the low temperature difference type Stirling engine applied to the energy system using the external combustion engine which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムに適用される低温度差型スターリングエンジンの第３実施例を示す全体構成図である。It is an overall block diagram which shows the 3rd Example of the low temperature difference type Stirling engine applied to the energy system using the external combustion engine which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムに適用される低温度差型スターリングエンジンの第４実施例を示す全体構成図である。It is an overall block diagram which shows 4th Example of the low temperature difference type Stirling engine applied to the energy system using the external combustion engine which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムの概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the energy system using the external combustion engine which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムに適用される低温度差型スターリングエンジンの具体例を示す全体構成図である。It is an overall block diagram which shows the specific example of the low temperature difference type Stirling engine applied to the energy system using the external combustion engine which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムに適用される低温度差型スターリングエンジンの他の構成例を示す全体構成図である。It is an overall block diagram which shows the other structural example of the low temperature difference type Stirling engine applied to the energy system using the external combustion engine which concerns on 2nd Embodiment.

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments as an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, in the attached drawings, the same members are designated by the same reference numerals, and duplicate description is omitted. Since the description here is the best mode in which the present invention is carried out, the present invention is not limited to this mode.

［第１の実施の形態］
（システムの構成例）
図１のブロック図を参照して、第１の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムＳ１の構成について説明する。 [First Embodiment]
(System configuration example)
The configuration of the energy system S1 using the external combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.

図１に示すように、本実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムＳ１は、熱を発生する複数の熱源手段５００と、該各熱源手段で発生された熱を所定の熱媒を介して連系させる熱媒連系手段（熱媒リンクともいう）５１０と、熱媒連系手段５１０から熱媒を介して供給される所定温度の熱エネルギーによって稼働される低温度差型スターリングエンジン５２０と、外燃機関の一種としてのスターリングエンジン５２０を動力源として駆動される発電手段（発電機）５３０と、発電機５３０で発電された交流電力の周波数を変換する周波数変換装置５４０と、周波数変換装置５４０で変換された電力について、他の電力供給手段（例えば、交流系統連系部６０１に接続される商用電源や風力発電機６０２など）との間における電力の相互補完と、余剰電力を蓄える蓄電手段（蓄電池）６０３および電力の消費を行う電力消費手段（電気負荷）６０４との連系を行う電力連系手段（電力リンクともいう）６１０とを備える。 As shown in FIG. 1, the energy system S1 using the external combustion engine according to the present embodiment uses a plurality of heat source means 500 for generating heat and a predetermined heat medium for the heat generated by each of the heat source means. A low temperature difference type sterling engine operated by a heat medium interconnection means (also called a heat medium link) 510 to be interconnected via a heat medium and heat energy of a predetermined temperature supplied from the heat medium interconnection means 510 via a heat medium. 520, a power generation means (generator) 530 driven by a sterling engine 520 as a kind of external combustion engine as a power source, a frequency conversion device 540 that converts the frequency of AC power generated by the generator 530, and a frequency. Regarding the power converted by the conversion device 540, mutual complementation of power with other power supply means (for example, a commercial power source connected to the AC grid interconnection unit 601 or a wind generator 602) and surplus power are provided. It includes a power storage means (storage battery) 603 for storing and a power interconnection means (also referred to as a power link) 610 for interconnecting with a power consumption means (electric load) 604 for consuming power.

熱源手段５００としては、例えば反射鏡等を用いて太陽熱を集める太陽熱集熱器（トラフ型太陽熱集熱器など）５０１や木質バイオマス等のバイオマス燃料を燃焼させる木質バイオマス燃焼器（例えば、木質バイオマスボイラ）５０２などで構成される。 The heat source means 500 includes, for example, a solar heat collector (such as a trough type solar heat collector) 501 that collects solar heat using a reflector or the like, or a woody biomass combustor (for example, a woody biomass boiler) that burns biomass fuel such as woody biomass. ) 502 and the like.

電力連系手段６１０は、発電手段５３０および電力供給手段から供給される供給電力の合計と、負荷電力の合計とが合致するように、周波数変換装置５４０の周波数を制御してスターリングエンジン５２０の回転数を調整するマイクロコンピュータ等の制御装置を搭載するように構成されている。 The power interconnection means 610 controls the frequency of the frequency converter 540 so that the total of the supplied power supplied from the power generation means 530 and the power supply means matches the total of the load power, and rotates the Stirling engine 520. It is configured to be equipped with a control device such as a microcomputer that adjusts the number.

また、電力連系手段６１０または熱媒連系手段５１０または周波数変換装置５４０には、各熱源から供給される供給熱量の合計と、負荷熱量の合計とが合致するように供給熱量を調整するマイクロコンピュータ等の制御装置Ｃが接続されている。 Further, in the power interconnection means 610, the heat medium interconnection means 510, or the frequency conversion device 540, the amount of heat supplied is adjusted so that the total amount of heat supplied from each heat source matches the total amount of heat supplied to the load. A control device C such as a computer is connected.

また、熱源手段５００を木質バイオマス燃焼器５０２などの燃焼ボイラで構成することができる。 Further, the heat source means 500 can be composed of a combustion boiler such as a woody biomass combustor 502.

そして、熱媒連系手段５１０は、燃焼ボイラの燃焼温度および燃料の供給量を制御して、供給熱量を調整する。 Then, the heat medium interconnection means 510 controls the combustion temperature of the combustion boiler and the fuel supply amount to adjust the heat supply amount.

また、太陽熱集熱器５０１および木質バイオマス燃焼器５０２には、熱媒を加熱する熱媒加熱器が設けられている。 Further, the solar heat collector 501 and the woody biomass combustor 502 are provided with a heat medium heater for heating the heat medium.

また、熱媒連系手段５１０には、余剰の熱エネルギーを蓄積する蓄熱器（例えば蓄熱槽等）５０３と、暖房等の用途で熱エネルギーを消費する熱負荷５０４が接続されて、熱媒の連系が図られている。 Further, the heat medium interconnection means 510 is connected to a heat storage device (for example, a heat storage tank) 503 that stores excess heat energy and a heat load 504 that consumes heat energy for heating or the like. Interconnection is planned.

本実施の形態において、熱媒連系手段５１０から熱媒を介して供給される熱エネルギーの所定温度は、６００℃以下とすることができる。なお、５５０℃程度でスターリングエンジン５２０を稼働させる場合には、熱媒として例えば無機系の溶融塩を用いることができる。 In the present embodiment, the predetermined temperature of the heat energy supplied from the heat medium interconnection means 510 via the heat medium can be 600 ° C. or lower. When operating the Stirling engine 520 at about 550 ° C., for example, an inorganic molten salt can be used as the heat medium.

また、熱媒としては、３００℃程度で使用できる合成系有機熱媒体油等の熱媒油を用いることもできる。 Further, as the heat medium, a heat medium oil such as a synthetic organic heat medium oil that can be used at about 300 ° C. can also be used.

なお、熱媒連系手段５１０を介して熱媒油の温度を所望の温度まで冷却する熱媒冷却器を接続するようにしてもよい。 A heat medium cooler that cools the temperature of the heat medium oil to a desired temperature may be connected via the heat medium interconnection means 510.

ここで、スターリングエンジンは、従来においては化石燃料等の燃焼熱により１０００℃を超えるような高温の熱源を利用して高い熱効率を得ることを目指してきた。しかし、近年において、低温度差スターリングエンジンが開発され、５５０℃程度以下の低温の熱源で稼働できるようになってきている。 Here, the Stirling engine has conventionally aimed to obtain high thermal efficiency by utilizing a heat source having a high temperature exceeding 1000 ° C. due to the heat of combustion of fossil fuel or the like. However, in recent years, a low temperature difference Stirling engine has been developed and can be operated with a low temperature heat source of about 550 ° C. or lower.

また、外燃機関としては、スターリングエンジンに限らず、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ：オーガニックランキンサイクル）等を用いることもできる。 Further, the external combustion engine is not limited to the Stirling engine, and an organic Rankine cycle (ORC: organic Rankine cycle) or the like can also be used.

本実施の形態では、太陽熱集熱器５０１や木質バイオマス燃焼器５０２を熱源として熱媒油を３００℃前後に加熱し、その熱媒油を熱媒連系手段５１０まで配管で流通させて連系させている。これにより、例えば、曇天や夜間など、太陽熱集熱器５０１による熱源油の加熱温度が３００℃を下回る場合には、木質バイオマス燃焼器５０２の燃焼を高めて熱エネルギーを補充したり、あるいは余剰の熱エネルギーを蓄熱した蓄熱器５０３から熱エネルギーを補充することができる。 In the present embodiment, the heat medium oil is heated to around 300 ° C. using a solar heat collector 501 or a woody biomass combustor 502 as a heat source, and the heat medium oil is circulated to the heat medium interconnection means 510 by piping for interconnection. I'm letting you. As a result, when the heating temperature of the heat source oil by the solar heat collector 501 is lower than 300 ° C., for example, in cloudy weather or at night, the combustion of the woody biomass combustor 502 is increased to replenish the heat energy, or the surplus The heat energy can be replenished from the heat storage device 503 that stores the heat energy.

なお、蓄熱器５０３に用いる蓄熱材料としては顕熱を利用した熱媒油等、融解の潜熱を利用した溶融塩などが挙げられる。また、ボイラの余剰蒸気を水に噴入して蓄熱する蒸気アキュムレータを用いることもできる。 Examples of the heat storage material used in the heat storage device 503 include a heat medium oil utilizing sensible heat and a molten salt utilizing the latent heat of melting. It is also possible to use a steam accumulator that stores heat by injecting excess steam from the boiler into water.

一方、晴天時などにおいて、太陽熱集熱器５０１による熱源油の加熱温度が３００℃を維持できるような場合には、木質バイオマス燃焼器５０２の燃焼を下げて熱エネルギー（燃料）の補充を低減することができる。 On the other hand, when the heating temperature of the heat source oil by the solar heat collector 501 can be maintained at 300 ° C. in fine weather or the like, the combustion of the woody biomass combustor 502 is reduced to reduce the replenishment of heat energy (fuel). be able to.

このようにして、熱エネルギーに関して、天候等の条件による変動を熱媒連系手段５１０を介して吸収あるいは補充することによって、熱エネルギーの平準化を図ることができ、低温度差型スターリングエンジン５２０を安定して稼働させることができる。 In this way, the thermal energy can be leveled by absorbing or replenishing the fluctuation of the thermal energy due to the conditions such as the weather via the heat medium interconnection means 510, and the low temperature difference type Stirling engine 520 can be achieved. Can be operated stably.

また、低温度差型スターリングエンジン５２０によって駆動される発電機５３０によって出力され、周波数変換装置５４０を介して供給される電力の変動は、電力連系手段６１０を介して吸収あるいは補充が行われる。 Further, fluctuations in the electric power output by the generator 530 driven by the low temperature difference Stirling engine 520 and supplied via the frequency converter 540 are absorbed or replenished via the electric power interconnection means 610.

即ち、発電機５３０によって出力される電力が電気負荷６０４の消費電力を上回って余剰電力が発生する場合には、その余剰電力を電力連系手段６１０を介して蓄電池６０３に充電して蓄えることができる。蓄電池６０３としては、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池を用いることができる。また、蓄電池に代えて電気二重層コンデンサ等を用いるようにしてもよい。 That is, when the power output by the generator 530 exceeds the power consumption of the electric load 604 and surplus power is generated, the surplus power can be charged and stored in the storage battery 603 via the power interconnection means 610. it can. As the storage battery 603, a secondary battery such as a nickel / hydrogen battery or a lithium ion battery can be used. Further, an electric double layer capacitor or the like may be used instead of the storage battery.

また、電力連系手段６１０および交流系統連系部６０１を介して、余剰電力を商用電力として売却するようにしてもよい。 Further, the surplus electric power may be sold as commercial electric power via the electric power interconnection means 610 and the AC system interconnection unit 601.

一方、発電機５３０によって出力される電力が電気負荷６０４の消費電力を下回って、電力不足を生じる場合には、交流系統連系部６０１を介して、他の電力供給手段から不足分の電力を補充することができる。他の電力供給手段としては、風力発電機６０２や太陽光発電装置のほか、交流系統連系部６０１を介して外部の商用電力を用いることができる。 On the other hand, when the power output by the generator 530 is less than the power consumption of the electric load 604 and a power shortage occurs, the shortage power is supplied from another power supply means via the AC system interconnection unit 601. Can be replenished. As another power supply means, in addition to the wind power generator 602 and the photovoltaic power generation device, external commercial power can be used via the AC grid interconnection unit 601.

このようにして、天候等の条件による低温度差型スターリングエンジン５２０の出力変化に伴う電力変動について、電力連系手段６１０を介して余剰電力の吸収あるいは不足電力の補充を行うことによって、電気エネルギーの平準化を図ることができ、安定した電力の提供を行うことができ、エネルギー効率を高めることができる。 In this way, with respect to the power fluctuation caused by the output change of the low temperature difference type Stirling engine 520 due to the conditions such as the weather, the electric energy is absorbed by absorbing the surplus power or supplementing the insufficient power via the power interconnection means 610. Can be leveled, stable power can be provided, and energy efficiency can be improved.

なお、蓄電池が満充電の場合や、交流電力連携部６０１が停電等で機能しないときは、周波数変換装置５４０によりスターリングエンジンの回転数を下げ、電力連系手段における電力の供給電力の合計と、負荷電力の合計とが合致するように調整することができる。 When the storage battery is fully charged or the AC power cooperation unit 601 does not function due to a power failure or the like, the frequency conversion device 540 is used to reduce the rotation speed of the sterling engine, and the total power supplied by the power interconnection means is added. It can be adjusted to match the total load power.

（低温度差型スターリングエンジンの実施例）
図２〜図５を参照して、本実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムＳ１に適用可能な低温度差型スターリングエンジン５２０の実施例について説明する。 (Example of low temperature difference type Stirling engine)
An embodiment of the low temperature difference type Stirling engine 520 applicable to the energy system S1 using the external combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 5.

（第１実施例）
図２は、第１実施例に係る低温度差型スターリングエンジン５２０ａの全体構成図である。 (First Example)
FIG. 2 is an overall configuration diagram of the low temperature difference type Stirling engine 520a according to the first embodiment.

スターリングエンジンを構成するエンジン本体１は、冷却装置３と、熱源手段としての熱源装置５と、熱源装置５を流れる熱媒流体を冷却する冷却手段としての熱媒冷却装置６を備えている。これら冷却装置３、熱源装置５および熱媒冷却装置６については後述する。 The engine body 1 constituting the Stirling engine includes a cooling device 3, a heat source device 5 as a heat source means, and a heat medium cooling device 6 as a cooling means for cooling the heat medium fluid flowing through the heat source device 5. The cooling device 3, the heat source device 5, and the heat medium cooling device 6 will be described later.

スターリングエンジン本体１は、ハウジング７の図中で上部にカバー９を、同下部にクランクケース１１をそれぞれ設けている。ハウジング７内の上下方向ほぼ中央には熱交換器ユニット１３を配置し、この熱交換器ユニット１３は、図２中で上部から加熱器１５、再生器１７および冷却器１９を作動ガスの流れに沿って並べて配置している。 The Stirling engine main body 1 is provided with a cover 9 at the upper part and a crankcase 11 at the lower part in the drawing of the housing 7. A heat exchanger unit 13 is arranged substantially in the center of the housing 7 in the vertical direction, and the heat exchanger unit 13 uses the heater 15, the regenerator 17 and the cooler 19 to flow the working gas from the upper part in FIG. They are arranged side by side along.

上記した加熱器１５に前述の熱源装置５および熱媒冷却装置６を、また冷却器１９に冷却装置３および熱媒冷却装置６をそれぞれ接続している。 The heat source device 5 and the heat medium cooling device 6 are connected to the heater 15, and the cooling device 3 and the heat medium cooling device 6 are connected to the cooler 19.

加熱器１５の上部側のハウジング７内には、高温側ピストン２１を、冷却器１９の下部側のハウジング７内には低温側ピストン２３を、それぞれ図２中で上下方向に移動可能に収容している。 The high temperature side piston 21 is housed in the housing 7 on the upper side of the heater 15, and the low temperature side piston 23 is housed in the housing 7 on the lower side of the cooler 19 so as to be movable in the vertical direction in FIG. ing.

高温側ピストン２１は、熱交換器ユニット１３および低温側ピストン２３に対して相対移動可能に貫通するピストンロッド２５を介してクランク軸２７のクランクピン２７ａに連結し、一方低温側ピストン２３は、２本のピストンロッド２９を介してクランク軸２７のクランクピン２７ｂに連結している。 The high temperature side piston 21 is connected to the crank pin 27a of the crankshaft 27 via a piston rod 25 that penetrates the heat exchanger unit 13 and the low temperature side piston 23 so as to be relatively movable, while the low temperature side piston 23 is 2 It is connected to the crank pin 27b of the crankshaft 27 via the piston rod 29 of the book.

このような高温側ピストン２１と低温側ピストン２３とは、往復移動する際の互いの位相差が例えば９０度という所定の位相差となるようクランク軸２７に連結している。 Such a high temperature side piston 21 and a low temperature side piston 23 are connected to the crankshaft 27 so that the phase difference between them during reciprocating movement is a predetermined phase difference of, for example, 90 degrees.

上記したハウジング７および高温側、低温側各ピストン２１、２３に囲まれた領域が、ヘリウムなどの作動ガスが密閉状態で封入される作動ガス空間であり、このうち加熱器１５と高温側ピストン２１との間が、加熱器１５にて加熱された作動ガスが膨脹する高温作動空間３１となり、冷却器１９と低温側ピストン２３との間が、冷却器１９にて放熱された作動ガスが圧縮される低温作動空間３３となる。この高温作動空間３１と低温作動空間３３との間で、互いに作動ガスを移動させて作動ガスの膨脹・圧縮を繰り返すことで、熱と動力との変換が行われる。 The area surrounded by the housing 7 and the high-temperature side and low-temperature side pistons 21 and 23 is a working gas space in which a working gas such as helium is sealed in a sealed state, of which the heater 15 and the high-temperature side piston 21 The space between the two becomes a high-temperature working space 31 in which the working gas heated by the heater 15 expands, and the working gas radiated by the cooler 19 is compressed between the cooler 19 and the low-temperature side piston 23. It becomes a low temperature operating space 33. Heat and power are converted by moving the working gas between the high temperature working space 31 and the low temperature working space 33 and repeating expansion and compression of the working gas.

上記した高温側ピストン２１および低温側ピストン２３は、高温作動空間３１および低温作動空間３３それぞれに対し作動ガスの容積変化をもたらすとともに、作動ガスの圧力変化を受けて動力を伝達するパワーピストンを構成している。 The high-temperature side piston 21 and the low-temperature side piston 23 described above form a power piston that causes a change in the volume of the working gas for each of the high-temperature working space 31 and the low-temperature working space 33 and transmits power in response to the pressure change of the working gas. doing.

また、クランク軸２７には、ハウジング７の外部にてプーリ３５、ベルト３７およびプーリ３９を介して発電機４１を接続し、スターリングエンジンである上記したスターリングエンジン本体１の駆動によって、該発電機４１は発電する。すなわち、本熱機関では、作動ガスの圧力変化に基づく各ピストン２１、２３の往復運動をクランク軸２７が回転運動として外部に取り出すことになる。 Further, a generator 41 is connected to the crankshaft 27 via a pulley 35, a belt 37, and a pulley 39 outside the housing 7, and the generator 41 is driven by the above-mentioned Stirling engine main body 1 which is a Stirling engine. Generates electricity. That is, in this heat engine, the crankshaft 27 takes out the reciprocating motion of the pistons 21 and 23 based on the pressure change of the working gas as a rotary motion to the outside.

加熱器１５は、前記した高温作動空間３１の再生器１７側近傍に、熱媒流体通路となる熱媒流体配管４３の一部の加熱器部分４３ａを挿入している。熱媒流体配管４３は、閉ループ状に形成しており、加熱器１５（スターリングエンジン本体１）から外部に引き出した延長部分としての熱源部分４３ｂが前記した熱源装置５を構成している。 The heater 15 has a part of the heater portion 43a of the heat medium fluid pipe 43 serving as the heat medium fluid passage inserted in the vicinity of the regenerator 17 side of the high temperature operating space 31 described above. The heat medium fluid pipe 43 is formed in a closed loop shape, and the heat source portion 43b as an extension portion drawn out from the heater 15 (Stirling engine main body 1) constitutes the heat source device 5 described above.

ここでの熱源装置５は、燃焼装置としてのボイラからの排出ガスＥ、すなわち廃熱を利用した排出ガス熱源手段を構成している。このボイラは、木質ペレットなどのバイオマス燃料を使用するほか、ガス燃料、液体燃料を使用してもよい。なお、熱源装置５としては、ボイラのほかに燃焼装置である内燃機関などの燃焼機関の排出ガスを利用した排出ガス熱源手段とすることもできる。 The heat source device 5 here constitutes an exhaust gas heat source means using exhaust gas E from a boiler as a combustion device, that is, waste heat. In addition to using biomass fuel such as wood pellets, this boiler may use gas fuel or liquid fuel. In addition to the boiler, the heat source device 5 can also be an exhaust gas heat source means that utilizes the exhaust gas of a combustion engine such as an internal combustion engine that is a combustion device.

また、ここでの熱媒流体としては油、溶酸塩などの液体や蒸気とすることが好ましい。 Further, the heat medium fluid here is preferably a liquid such as oil or a hydrochloride or steam.

熱媒流体配管４３における加熱器部分４３ａと熱源部分４３ｂとの間の一方の中間部分４３ｃにはポンプ４５およびリザーバタンク４７がそれぞれ設置されている。 A pump 45 and a reservoir tank 47 are respectively installed in one intermediate portion 43c between the heater portion 43a and the heat source portion 43b in the heat medium fluid pipe 43.

また、熱媒流体配管４３における加熱器部分４３ａと熱源部分４３ｂとの間の他方の中間部分４３ｄには、流量調整手段としての流量調整弁１０１を介して配管１０３の一端を接続し、配管１０３の他端は、熱媒流体配管４３の加熱器１５（スターリングエンジン本体１）の外部への延長部分である熱媒冷却部分１０５の一端に接続する。この熱媒冷却部分１０５は、前記した熱媒冷却装置６内の冷却媒体である水１０７中に配置している。 Further, one end of the pipe 103 is connected to the other intermediate portion 43d between the heater portion 43a and the heat source portion 43b in the heat medium fluid pipe 43 via a flow rate adjusting valve 101 as a flow rate adjusting means, and the pipe 103 is connected. The other end of the heat medium fluid pipe 43 is connected to one end of the heat medium cooling portion 105, which is an extension portion of the heater 15 (Stirling engine main body 1) to the outside. The heat medium cooling portion 105 is arranged in water 107 which is a cooling medium in the heat medium cooling device 6 described above.

上記した熱媒冷却部分１０５の他端は配管１０９の一端に接続し、配管１０９の他端は加熱器１５とリザーバタンク４７との間の熱媒流体配管４３に接続する。 The other end of the heat medium cooling portion 105 described above is connected to one end of the pipe 109, and the other end of the pipe 109 is connected to the heat medium fluid pipe 43 between the heater 15 and the reservoir tank 47.

すなわち、加熱器１５と冷却手段である熱媒冷却装置６とは、熱媒流体通路により並列に接続したことになる。 That is, the heater 15 and the heat medium cooling device 6 which is a cooling means are connected in parallel by the heat medium fluid passage.

一方、冷却器１９は、前記した低温作動空間３３の再生器１７側近傍に、冷却媒体通路となる冷却水配管４９の一部の冷却器部分４９ａを挿入している。冷却水配管４９の冷却器１９から下流側の外部に引き出した配管４９ｂは、前記した熱媒冷却装置６内に接続開口している。 On the other hand, the cooler 19 inserts a part of the cooler portion 49a of the cooling water pipe 49 serving as a cooling medium passage in the vicinity of the regenerator 17 side of the low temperature operating space 33 described above. The pipe 49b drawn out from the cooler 19 of the cooling water pipe 49 to the outside on the downstream side has a connection opening in the heat medium cooling device 6 described above.

また、熱媒冷却装置６には、別途配管４９ｃの一端を接続開口させ、配管４９ｃの他端は、前記した冷却装置３の冷却水タンク５１内に配置してある冷却媒体冷却部分４９ｄの一端に接続している。冷却媒体冷却部分４９ｄの他端は配管４９ｅの一端を接続し、配管４９ｅの他端は前記した冷却器部分４９ａに接続する。 Further, one end of the pipe 49c is separately connected to the heat medium cooling device 6, and the other end of the pipe 49c is one end of the cooling medium cooling portion 49d arranged in the cooling water tank 51 of the cooling device 3. Is connected to. The other end of the cooling medium cooling portion 49d is connected to one end of the pipe 49e, and the other end of the pipe 49e is connected to the cooler portion 49a described above.

冷却水タンク５１内の冷却水は、外部から入口配管１１１を通して供給されるとともに、出口配管１１３から排出されて例えば図示しないボイラ給水などに利用することができる。 The cooling water in the cooling water tank 51 is supplied from the outside through the inlet pipe 111 and discharged from the outlet pipe 113 so that it can be used for, for example, boiler water supply (not shown).

上記した配管４９ｅにはポンプ５２を設置し、ポンプ５２と冷却媒体冷却部分４９ｄとの間の配管４９ｅにはリザーバタンク１１９を接続する。 A pump 52 is installed in the above-mentioned pipe 49e, and a reservoir tank 119 is connected to the pipe 49e between the pump 52 and the cooling medium cooling portion 49d.

このように構成したスターリングエンジンでは、スターリングエンジン本体１において高温作動空間３１と低温作動空間３３との間で、互いに作動ガスを移動させて作動ガスの膨脹・圧縮を繰り返すことで、熱と動力との変換が行われる。このとき流量調整弁１０１は、熱媒流体が加熱器１５に流れるように設定しておく。 In the Stirling engine configured in this way, in the Stirling engine main body 1, the working gas is moved to each other between the high temperature working space 31 and the low temperature working space 33, and the working gas is repeatedly expanded and compressed to generate heat and power. Is converted. At this time, the flow rate adjusting valve 101 is set so that the heat medium fluid flows into the heater 15.

この際、本実施例では、熱源装置５の熱源部分４３ｂで加熱された熱媒流体が、ポンプ４５の作動により熱媒流体配管４３を流れ流量調整弁１０１を経て加熱器１５の加熱器部分４３ａに送られることで、作動ガスが熱媒流体と熱交換して受熱する。その後、放熱して温度低下した熱媒流体は、熱媒流体配管４３の一方の中間部分４３ｃを流れてポンプ４５に戻ることになる。 At this time, in this embodiment, the heat medium fluid heated by the heat source portion 43b of the heat source device 5 flows through the heat medium fluid pipe 43 by the operation of the pump 45, passes through the flow rate adjusting valve 101, and is the heater portion 43a of the heater 15. By being sent to, the working gas exchanges heat with the heat medium fluid and receives heat. After that, the heat medium fluid whose temperature has dropped due to heat dissipation flows through one intermediate portion 43c of the heat medium fluid pipe 43 and returns to the pump 45.

一方、冷却器１９においては、ポンプ５２の作動によって熱媒冷却装置６内の冷却水１０７が冷却水配管４９の冷却器部分４９ａに送られることで、作動ガスが冷却水と熱交換して冷却される。その後、受熱して温度上昇した冷却水は、冷却水配管４９の配管４９ｂを流れて熱媒冷却装置６に戻ることになる。 On the other hand, in the cooler 19, the cooling water 107 in the heat medium cooling device 6 is sent to the cooler portion 49a of the cooling water pipe 49 by the operation of the pump 52, so that the working gas exchanges heat with the cooling water for cooling. Will be done. After that, the cooling water that has received heat and whose temperature has risen flows through the pipe 49b of the cooling water pipe 49 and returns to the heat medium cooling device 6.

このようなスターリングエンジンの運転時において、例えば、スターリングエンジン本体１が故障や不使用時によって運転を停止する場合には、流量調整弁１０１を熱媒流体が配管１０３に向けて流れるように切り替える。これにより熱源部分４３ｂから流出する熱媒流体は、熱媒冷却装置６に流入して冷却水１０７によって冷却されることになる。冷却された熱媒流体は、配管１０９を経て熱媒流体配管４３に戻り、熱源装置５で再度加熱されて熱媒冷却装置６に流れ込む。 During operation of such a Stirling engine, for example, when the operation of the Stirling engine main body 1 is stopped due to a failure or non-use, the flow rate adjusting valve 101 is switched so that the heat medium fluid flows toward the pipe 103. As a result, the heat medium fluid flowing out from the heat source portion 43b flows into the heat medium cooling device 6 and is cooled by the cooling water 107. The cooled heat medium fluid returns to the heat medium fluid pipe 43 via the pipe 109, is heated again by the heat source device 5, and flows into the heat medium cooling device 6.

スターリングエンジン本体１の運転を再開するときには、熱媒流体が加熱器１５に流れるように流量調整弁１０１を切り替える。 When the operation of the Stirling engine main body 1 is restarted, the flow rate adjusting valve 101 is switched so that the heat medium fluid flows through the heater 15.

このように、本実施例では、スターリングエンジンの運転時において、例えば、スターリングエンジン本体１が故障や不使用時によって運転を停止する場合には、熱源装置５によって常時加熱される熱媒流体が加熱器１５に流れずに、熱媒冷却装置６を流れて冷却されるので、熱媒流体の過剰な温度上昇を抑えることができ、熱媒流体の劣化を防止することができる。 As described above, in this embodiment, when the Stirling engine is in operation, for example, when the Stirling engine main body 1 is stopped due to a failure or non-use, the heat medium fluid constantly heated by the heat source device 5 is heated. Since it is cooled by flowing through the heat medium cooling device 6 without flowing into the vessel 15, it is possible to suppress an excessive temperature rise of the heat medium fluid and prevent deterioration of the heat medium fluid.

また、スターリングエンジンの運転中においても、図示しない制御手段が、スターリングサイクルを構成するスターリングエンジン本体１の運転状態に応じて流量調整弁１０１の開度を制御することで、熱媒流体の熱媒冷却装置６へ流れる量と加熱器１５へ流れる量とを調整し、これにより熱媒流体の温度を、スターリングエンジン本体１の運転状態に対応して適宜調整することができる。 Further, even during operation of the Stirling engine, a control means (not shown) controls the opening degree of the flow rate adjusting valve 101 according to the operating state of the Stirling engine main body 1 constituting the Stirling cycle, whereby the heat medium of the heat medium fluid is heated. The amount flowing to the cooling device 6 and the amount flowing to the heater 15 can be adjusted, whereby the temperature of the heat medium fluid can be appropriately adjusted according to the operating state of the Stirling engine main body 1.

また、上記した実施例では、熱源装置５における熱源としてボイラの廃熱を利用しているので、エネルギーの有効利用を達成できる。さらに、ボイラの燃料としてバイオマスを使用することで、地球温暖化に影響があるとされる二酸化炭素の削減に寄与することができる。 Further, in the above-described embodiment, since the waste heat of the boiler is used as the heat source in the heat source device 5, effective use of energy can be achieved. Furthermore, the use of biomass as a fuel for boilers can contribute to the reduction of carbon dioxide, which is said to have an impact on global warming.

（第２実施例）
図３は、第２実施例に係る低温度差型スターリングエンジン５２０ｂを示す全体構成図である。 (Second Example)
FIG. 3 is an overall configuration diagram showing a low temperature difference type Stirling engine 520b according to the second embodiment.

この実施例は、前記図２に示した第１実施例における燃焼装置の廃熱を利用した熱源装置５に代えて、内部を流れる熱媒流体を太陽熱Ｈにより加熱する太陽熱熱源手段となる熱源装置５Ａを使用している。その他の構成は、第１実施例と同様である。 In this embodiment, instead of the heat source device 5 utilizing the waste heat of the combustion device in the first embodiment shown in FIG. 2, a heat source device serving as a solar heat source means for heating the heat medium fluid flowing inside by solar heat H I am using 5A. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

上記した第２実施例においても、第１実施例と同様に、スターリングエンジン本体１が故障や不使用時によって運転を停止する場合には、流量調整弁１０１の切り替えにより、熱源装置５Ａによって加熱される熱媒流体が加熱器１５に流れずに、熱媒冷却装置６を流れて冷却されるので、熱媒流体の過剰な温度上昇を抑えることができ、熱媒流体の劣化を防止することができる。また、本実施形態では、熱源として太陽熱Ｈを利用しているので、温暖化ガス排出削減効果を達成できる。 In the second embodiment described above, as in the first embodiment, when the Stirling engine main body 1 is stopped due to a failure or non-use, it is heated by the heat source device 5A by switching the flow control valve 101. Since the heat medium fluid does not flow to the heater 15 but flows through the heat medium cooling device 6 to be cooled, it is possible to suppress an excessive temperature rise of the heat medium fluid and prevent deterioration of the heat medium fluid. it can. Further, in the present embodiment, since solar heat H is used as a heat source, the effect of reducing global warming gas emissions can be achieved.

このほか、燃焼装置の廃熱を利用した熱源装置５に代えて、ガス圧縮機にて圧縮して高温になったガスを利用した圧縮ガス熱源手段となる熱源装置がある。ここでのガス圧縮機としては、例えばエンジンに圧縮した空気を供給する過給機などがあり、この場合の熱源装置は、過給ガス熱源手段であり、インタークーラやアフタークーラに相当するものとなる。 In addition, instead of the heat source device 5 that utilizes the waste heat of the combustion device, there is a heat source device that serves as a compressed gas heat source means that uses gas that has become hot by being compressed by a gas compressor. The gas compressor here includes, for example, a supercharger that supplies compressed air to the engine, and the heat source device in this case is a supercharged gas heat source means, which corresponds to an intercooler or an aftercooler. Become.

また、上記した各熱源装置５、５Ａなどを適宜複数組み合わせて利用することもできる。 Further, a plurality of the above-mentioned heat source devices 5, 5A and the like can be appropriately combined and used.

（第３実施例）
図４は、第３実施例に係る低温度差型スターリングエンジン５２０ｃの全体構成図である。この実施例は、前記図２に示した第１実施例に対し、熱源装置５から熱を導入するスターリングエンジン本体１と同様に、熱を導入して加熱される被加熱手段としての温水加熱器５３を、熱媒流体配管４３に接続用配管５５を介して接続している。この際、熱媒流体配管４３と接続用配管５５との接続部に切替弁５７を、また切替弁５７の下流の接続用配管５５にポンプ５９をそれぞれ設け、必要に応じてこれらを適宜作動させる。 (Third Example)
FIG. 4 is an overall configuration diagram of the low temperature difference type Stirling engine 520c according to the third embodiment. In this embodiment, with respect to the first embodiment shown in FIG. 2, a hot water heater as a means to be heated is heated by introducing heat, similarly to the Stirling engine main body 1 in which heat is introduced from the heat source device 5. The 53 is connected to the heat medium fluid pipe 43 via the connection pipe 55. At this time, a switching valve 57 is provided at the connection portion between the heat medium fluid pipe 43 and the connecting pipe 55, and a pump 59 is provided at the connecting pipe 55 downstream of the switching valve 57, and these are appropriately operated as necessary. ..

温水加熱器５３に代えて、蒸気発生器、蒸気過熱器、船舶に使用する重油を加熱する燃料加熱器、海水を沸騰させる海水淡水化装置、蒸留装置なども接続可能であり、これらの適宜複数組み合わせてもよい。 Instead of the hot water heater 53, a steam generator, a steam superheater, a fuel heater for heating heavy oil used in a ship, a seawater desalination device for boiling seawater, a distillation device, etc. can be connected. It may be combined.

この場合、熱利用側がスターリングエンジン本体１や温水加熱器５３など複数になるので、熱源装置側も複数設置することが好ましい。 In this case, since the heat utilization side is a plurality of Stirling engine main body 1 and hot water heater 53, it is preferable to install a plurality of heat source devices side as well.

（第４実施例）
図５は、第４実施例に係る低温度差型スターリングエンジン５２０ｄの全体構成図である。この実施例は、前記図２における流量調整弁１０１を、加熱器１５と配管１０９との間の熱媒流体配管４３に設置し、配管１０３についても配管１０９と同様に、熱媒流体配管４３における一方の中間部分４３ｃに接続している。 (Fourth Example)
FIG. 5 is an overall configuration diagram of the low temperature difference type Stirling engine 520d according to the fourth embodiment. In this embodiment, the flow rate adjusting valve 101 in FIG. 2 is installed in the heat medium fluid pipe 43 between the heater 15 and the pipe 109, and the pipe 103 is also in the heat medium fluid pipe 43 in the same manner as the pipe 109. It is connected to one of the intermediate portions 43c.

この場合、流量調整弁１０１と配管１０９との間の熱媒流体配管４３は、熱媒冷却装置６をバイパスするバイパス通路４３ｅとなる。 In this case, the heat medium fluid pipe 43 between the flow rate adjusting valve 101 and the pipe 109 is a bypass passage 43e that bypasses the heat medium cooling device 6.

この実施例では、スターリングエンジン本体１の通常運転中には、流量調整弁１０１を、加熱器１５から出た熱媒流体がバイパス通路４３ｅに向けて流れるように設定しておく。 In this embodiment, during the normal operation of the Stirling engine main body 1, the flow rate adjusting valve 101 is set so that the heat medium fluid discharged from the heater 15 flows toward the bypass passage 43e.

ここで、図２の実施例と同様に、熱機関の運転中においても、図示しない制御手段が、スターリングサイクルを構成するスターリングエンジン本体１の運転状態に応じて流量調整弁１０１を制御することで、熱媒流体の熱媒冷却装置６へ流れる量とバイパス通路４３ｅへ流れる量とを調整し、これにより熱媒流体の温度を、スターリングエンジン本体１の運転状態に対応して適宜調整することができる。 Here, as in the embodiment of FIG. 2, even during the operation of the heat engine, a control means (not shown) controls the flow rate adjusting valve 101 according to the operating state of the Stirling engine main body 1 constituting the Stirling cycle. , The amount of the heat medium fluid flowing to the heat medium cooling device 6 and the amount flowing to the bypass passage 43e can be adjusted, whereby the temperature of the heat medium fluid can be appropriately adjusted according to the operating state of the Stirling engine main body 1. it can.

また、熱源の能力がエンジンの能力に比べて過剰になった場合、流量調整弁１０１を制御することで、熱媒流体の熱媒冷却装置６へ流れる量とバイパス通路４３ｅへ流れる量とを調整し、これにより熱媒流体の温度を過熱しないよう、熱源の状態に対応して適宜調整することができる。 Further, when the capacity of the heat source becomes excessive compared to the capacity of the engine, the amount of the heat medium fluid flowing to the heat medium cooling device 6 and the amount flowing to the bypass passage 43e are adjusted by controlling the flow rate adjusting valve 101. As a result, the temperature of the heat medium fluid can be appropriately adjusted according to the state of the heat source so as not to overheat.

なお、上記した各実施例に係るスターリングエンジン５２０ａ〜５２０ｄでは、熱媒流体を冷却する冷却手段である熱媒冷却装置６において、スターリングエンジン本体１の冷却器１９で使用する水１０７を冷却源として利用しているが、これとは別の冷却源を利用してもよい。 In the Stirling engines 520a to 520d according to the above-described embodiments, the water 107 used in the cooler 19 of the Stirling engine main body 1 is used as a cooling source in the heat medium cooling device 6 which is a cooling means for cooling the heat medium fluid. Although it is used, another cooling source may be used.

上記実施例に係る低温度差型スターリングエンジン５２０ａ〜５２０ｄを適用したエネルギーシステムＳ１によれば、熱エネルギーと電気エネルギーとを平準化して、エネルギー効率を向上させることができる。 According to the energy system S1 to which the low temperature difference type Stirling engines 520a to 520d according to the above embodiment are applied, the thermal energy and the electric energy can be leveled and the energy efficiency can be improved.

このように、本実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムＳ１によれば、低温度差型スターリングエンジン５２０が種々の熱源を利用できる利点を活かして、不安定となり易い熱エネルギーと電気エネルギーを統合して安定化させることができる。 As described above, according to the energy system S1 using the external combustion engine according to the present embodiment, the low temperature difference type Stirling engine 520 can utilize various heat sources, and the thermal energy and electricity tend to be unstable. Energy can be integrated and stabilized.

即ち、本実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムＳ１は、熱媒油を３００℃まで加熱可能な太陽熱集熱器５０１および木質バイオマス燃焼器５０２等を組み合わせることにより、自然エネルギーである太陽熱を主体とし、夜間や曇天時には蓄熱エネルギーを利用し、さらに木質バイオマスの燃焼熱で熱エネルギーを補完することができるシステムとなっている。 That is, the energy system S1 using the external combustion engine according to the present embodiment is a natural energy by combining a solar heat collector 501 capable of heating the heat medium oil up to 300 ° C., a woody biomass burner 502, and the like. It is a system that mainly uses solar heat, uses heat storage energy at night and in cloudy weather, and can supplement the heat energy with the combustion heat of woody biomass.

これにより、発電機５３０による発電を開始する前に熱エネルギーの平準化を行うことができ、低温度差型スターリングエンジン５２０の出力を安定させ、ひいては発電される電力の安定性を向上させることができる。 As a result, the thermal energy can be leveled before the generator 530 starts power generation, the output of the low temperature difference Stirling engine 520 can be stabilized, and the stability of the generated power can be improved. it can.

そして、発電機５３０による発電後は、周波数変換装置５４０および電力連系手段６１０で他の発電要素（風力発電機６０２等）などと補完することで、電気エネルギーの平準化を行うことができる。 Then, after the power is generated by the generator 530, the electric energy can be leveled by complementing with other power generation elements (wind power generator 602 or the like) by the frequency converter 540 and the power interconnection means 610.

このように、熱エネルギーと電気エネルギーとを多層的にリンクさせることで、交流系統連系部６０１を経由した外部の商用電源等の系統への負荷を最小限にすることができる。また、商用電源が災害等でダウンした際にも本実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムＳ１を独立系として自立して稼働可能である。 By linking the thermal energy and the electric energy in multiple layers in this way, it is possible to minimize the load on the system such as an external commercial power source via the AC system interconnection unit 601. Further, even when the commercial power source goes down due to a disaster or the like, the energy system S1 using the external combustion engine according to the present embodiment can be independently operated as an independent system.

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムＳ２の構成について、図６および図７を参照して説明する。 [Second Embodiment]
The configuration of the energy system S2 using the external combustion engine according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7.

なお、エネルギーシステムＳ２の全体構成は、図１に示す第１の実施の形態に係るエネルギーシステムＳ１と同様である。 The overall configuration of the energy system S2 is the same as that of the energy system S1 according to the first embodiment shown in FIG.

図６は、第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムの概略構成を示す構成図、図７はその具体例を示す全体構成図である。 FIG. 6 is a configuration diagram showing a schematic configuration of an energy system using an external combustion engine according to a second embodiment, and FIG. 7 is an overall configuration diagram showing a specific example thereof.

第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムにおいて、熱媒連系手段５１０は、熱源装置５の一種である燃焼ボイラ（木質バイオマス燃焼器５０２等）からの熱循環系路（燃焼ガス通過系路）５０２Ａの上流側から下流側（即ち、排出ガスＥの上流側から下流側）に設置される複数段の熱ループＲ１〜Ｒｎ（ｎは整数）を備えている。 In the energy system using the external combustion engine according to the second embodiment, the heat medium interconnection means 510 is a heat circulation system path (such as a woody biomass combustor 502) which is a kind of heat source device 5. The combustion gas passage system) 502A is provided with a plurality of stages of thermal loops R1 to Rn (n is an integer) installed from the upstream side to the downstream side (that is, from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas E).

そして、各熱ループＲ１〜Ｒｎは、熱循環系路５０２Ａから入熱した熱エネルギーを所定の熱負荷で順次消費するように構成されている。 Each of the heat loops R1 to Rn is configured to sequentially consume the heat energy input from the heat circulation system path 502A with a predetermined heat load.

図６を参照して、熱ループの具体例について説明する。 A specific example of the thermal loop will be described with reference to FIG.

まず、熱ループＲ１は、外燃機関であるスターリングエンジン本体１の加熱器７００と熱交換器８００を含んでいる。図６に示す例では、熱ループＲ１は、約１０００℃の排出ガスＥから入熱され、約３００℃に加熱された熱媒がスターリングエンジン本体１の加熱器７００に供給される。そして、スターリングエンジン本体１で熱消費された熱媒の一部は分岐弁８１５を介して熱交換器８００を循環する。 First, the heat loop R1 includes a heater 700 and a heat exchanger 800 of the Stirling engine main body 1 which is an external combustion engine. In the example shown in FIG. 6, the heat loop R1 receives heat from the exhaust gas E at about 1000 ° C., and the heat medium heated to about 300 ° C. is supplied to the heater 700 of the Stirling engine main body 1. Then, a part of the heat medium consumed by the Stirling engine main body 1 circulates in the heat exchanger 800 via the branch valve 815.

熱ループＲ２は、熱負荷９００と熱交換器８０１を含んでいる。図６に示す例では、熱ループＲ２は、約６００℃の排出ガスＥから入熱され、約１００℃に加熱された熱媒（水または油）が熱交換器８０１に供給され、約１５０℃まで加熱されて熱負荷９００に供給される。そして、熱負荷９００で熱消費された熱媒の一部は分岐弁８１６を介して熱交換器８０１を循環する。なお、熱負荷９００としては、吸収冷房機等が想定される。 The heat loop R2 includes a heat load 900 and a heat exchanger 801. In the example shown in FIG. 6, the heat loop R2 receives heat from the exhaust gas E at about 600 ° C., and a heat medium (water or oil) heated to about 100 ° C. is supplied to the heat exchanger 801 to supply heat at about 150 ° C. It is heated up to and supplied to the heat load 900. Then, a part of the heat medium consumed by the heat load 900 circulates in the heat exchanger 801 via the branch valve 816. As the heat load 900, an absorption air conditioner or the like is assumed.

熱ループＲ３は、熱負荷９０１と熱交換器８０１を含んでいる。図６に示す例では、熱ループＲ３は、約４００℃の排出ガスＥから入熱され、約６０℃に加熱された熱媒（水）が熱交換器８０１に供給され、約７０℃まで加熱されて熱負荷９００に供給される。そして、熱負荷９０１で熱消費された熱媒の一部は分岐弁８１７を介して熱交換器８０２を循環する。なお、熱負荷９０１としては、室内の暖房器具等や給湯器等が想定される。 The heat loop R3 includes a heat load 901 and a heat exchanger 801. In the example shown in FIG. 6, the heat loop R3 receives heat from the exhaust gas E at about 400 ° C., and the heat medium (water) heated to about 60 ° C. is supplied to the heat exchanger 801 and heated to about 70 ° C. Is supplied to the heat load 900. Then, a part of the heat medium consumed by the heat load 901 circulates in the heat exchanger 802 via the branch valve 817. As the heat load 901, an indoor heater or the like or a water heater or the like is assumed.

熱ループＲ４は、熱交換器８０２を含んでいる。図６に示す例では、熱ループＲ４は、約２００℃の排出ガスＥから入熱され、約５０℃に加熱された熱媒（水）として排出され、例えば風呂用の湯などとして利用される。 The heat loop R4 includes a heat exchanger 802. In the example shown in FIG. 6, the heat loop R4 receives heat from the exhaust gas E at about 200 ° C. and is discharged as a heat medium (water) heated to about 50 ° C., and is used as hot water for a bath, for example. ..

なお、熱ループＲ４の熱交換器８０２には、冷却器７０２に供給され、加熱された熱媒（水）が供給される。また、冷却器７０２には、井戸水等がポンプ７５０により供給されるようにできる。また、冷却器７０２の熱媒の一部は外部の冷却器７５１により冷却されて排出されるようにできる。 The heat exchanger 802 of the heat loop R4 is supplied with the heat medium (water) supplied to the cooler 702 and heated. Further, well water or the like can be supplied to the cooler 702 by the pump 750. Further, a part of the heat medium of the cooler 702 can be cooled by the external cooler 751 and discharged.

また、５段目以降も熱ループＲｎを設け、排出ガスＥの残存熱を利用するようにできる。 Further, the heat loop Rn can be provided in the fifth and subsequent stages to utilize the residual heat of the exhaust gas E.

このようにして、スターリングエンジン本体１で消費しきれなかった排出ガスＥの熱エネルギーを複数段の熱ループＲ２〜Ｒｎでカスケード的に有効利用することができる。 In this way, the thermal energy of the exhaust gas E that could not be completely consumed by the Stirling engine main body 1 can be effectively utilized in cascade in the plurality of stages of thermal loops R2 to Rn.

一方で、スターリングエンジン本体１に接続される発電機４１で発電された電力に対して、負荷として接続された消費側の電力の合計が変動し、電力不足あるいは電力過多になる場合がある。 On the other hand, with respect to the electric power generated by the generator 41 connected to the Stirling engine main body 1, the total electric power on the consumption side connected as a load may fluctuate, resulting in insufficient electric power or excessive electric power.

また、熱媒連系手段５１０に接続される太陽熱集熱器５０１（図１参照）において、太陽熱が不足する場合などには、熱媒温度が低下して機器の動作が不安定あるいは動作不能となる場合がある。また、太陽熱が過多の場合には、熱媒温度が許容値を超える虞があった。 Further, in the solar heat collector 501 (see FIG. 1) connected to the heat medium interconnection means 510, when the solar heat is insufficient, the heat medium temperature drops and the operation of the device becomes unstable or inoperable. May become. Further, when the solar heat is excessive, the heat medium temperature may exceed the permissible value.

そこで、本発明では、電力連系手段６１０は、発電機４１および電力供給手段（図１に示す風力発電機６０２等）から供給される供給電力の合計と、負荷電力の合計とが合致するように、周波数変換装置５４０の周波数を制御してスターリングエンジン本体１の回転数を調整するようになっている。 Therefore, in the present invention, in the electric power interconnection means 610 , the total of the supplied electric power supplied from the generator 41 and the electric power supply means (such as the wind power generator 602 shown in FIG. 1) matches the total of the load electric power. In addition, the frequency of the frequency converter 540 is controlled to adjust the rotation speed of the sterling engine main body 1.

次に、図７を参照して、第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムの具体例について説明する。 Next, a specific example of the energy system using the external combustion engine according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 7.

なお、第１の実施の形態の第４実施例と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。 The same components as those in the fourth embodiment of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and duplicated description will be omitted.

第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムでは、熱源装置５の一種である燃焼ボイラ（木質バイオマス燃焼器５０２等）からの熱循環系路５０２Ａの上流側から下流側（即ち、排出ガスＥの上流側から下流側）に設置される複数段の熱ループＲ１〜Ｒｎ（ｎは整数）を備えている。なお、図７では、説明の都合上、熱ループＲ１、Ｒ２のみを示している。 In the energy system using the external combustion engine according to the second embodiment, the heat circulation system path 502A from the combustion boiler (woody biomass combustor 502 or the like) which is a kind of the heat source device 5 is from the upstream side to the downstream side (that is,). , R1 to Rn (n is an integer) of a plurality of stages installed on the exhaust gas E from the upstream side to the downstream side). Note that FIG. 7 shows only the thermal loops R1 and R2 for convenience of explanation.

熱ループＲ１では、排出ガスＥの上流側で入熱された熱媒がスターリングエンジン本体１に供給される。そして、循環される熱媒の一部が流量調整弁（分岐弁）８１５を介して熱ループＲ２の熱媒冷却部分９５１に供給される。 In the heat loop R1, the heat medium input on the upstream side of the exhaust gas E is supplied to the Stirling engine main body 1. Then, a part of the circulated heat medium is supplied to the heat medium cooling portion 951 of the heat loop R2 via the flow rate adjusting valve (branch valve) 815.

熱ループＲ２において、冷却水タンク９５０、９５２によって熱交換が行われる。即ち、ポンプ９４５の駆動により、熱ループＲ２の熱媒（水）は、熱源部分９４８で入熱され、冷却水タンク９５０に冷却水として供給される。そして、流量調整弁（分岐弁）８１５を介して熱媒冷却部分９５１に供給される熱媒を冷却した後、冷却水タンク９５２内の熱媒冷却部分９５３に供給される。そして、冷却水タンク９５２内の熱媒（水）を加熱した後、ポンプ９４５等に戻る。また、熱媒の一部は、流量調整弁（分岐弁）８１５を介して図示しない熱ループＲ３に供給される。なお、ポンプ９４５の直前にはリザーバタンク９４７が設けられている。 In the heat loop R2, heat exchange is performed by the cooling water tanks 950 and 952. That is, by driving the pump 945, the heat medium (water) of the heat loop R2 receives heat at the heat source portion 948 and is supplied to the cooling water tank 950 as cooling water. Then, after cooling the heat medium supplied to the heat medium cooling portion 951 via the flow rate adjusting valve (branch valve) 815, the heat medium is supplied to the heat medium cooling portion 953 in the cooling water tank 952. Then, after heating the heat medium (water) in the cooling water tank 952, the pump returns to the pump 945 or the like. A part of the heat medium is supplied to the heat loop R3 (not shown) via the flow rate adjusting valve (branch valve) 815. A reservoir tank 947 is provided immediately before the pump 945.

また、図７に示す例では、冷却水タンク５１には、ポンプ７５０によって井戸水等が冷却水として供給される。そして、冷却水タンク５１で加熱された冷却水は、前述の冷却水タンク９５２に供給されるようになっている。 Further, in the example shown in FIG. 7, well water or the like is supplied to the cooling water tank 51 as cooling water by the pump 750. Then, the cooling water heated in the cooling water tank 51 is supplied to the above-mentioned cooling water tank 952.

そして、冷却水タンク９５２で加熱された熱媒（水）は、吸収式冷房の熱源、暖房機器の熱源、給湯等に利用される。 The heat medium (water) heated in the cooling water tank 952 is used as a heat source for absorption chilling, a heat source for heating equipment, hot water supply, and the like.

また、電力連系手段６１０は、発電機４１および電力供給手段（太陽光パネル、風力発電機等）から供給される供給電力の合計と、負荷電力（電気負荷６０４、蓄電池等の充放電負荷）の合計とが合致するように、周波数変換装置５４０の周波数を制御してスターリングエンジン本体１の回転数を調整するようになっている。 Further, the electric power interconnection means 610 includes the total of the electric power supplied from the generator 41 and the electric power supply means (solar panel, wind power generator, etc.) and the load electric power (electrical load 604, charge / discharge load of the storage battery, etc.). The frequency of the frequency converter 540 is controlled to adjust the number of revolutions of the sterling engine main body 1 so as to match the total of.

このように、スターリングエンジンの出力を発電機をインバータ等で制御して減少させた場合、エンジンにおける熱煤系からの入熱量も減少し、供給熱量に対して消費する負荷熱量が減少すると熱煤の温度が上昇してしまうが、熱煤冷却器（熱負荷）への流入流量を増やし、熱負荷熱量を増やして熱供給手段からの入熱量とバランスさせることができる。 In this way, when the output of the Sterling engine is reduced by controlling the generator with an inverter or the like, the amount of heat input from the heat soot system in the engine also decreases, and when the amount of load heat consumed with respect to the amount of heat supplied decreases, the heat soot However, the inflow flow rate to the heat soot cooler (heat load) can be increased, and the heat load heat amount can be increased to balance with the heat input amount from the heat supply means.

（他の構成例）
図８を参照して、第２の実施の形態に係る外燃機関を用いたエネルギーシステムの他の構成例について説明する。 (Other configuration examples)
With reference to FIG. 8, another configuration example of the energy system using the external combustion engine according to the second embodiment will be described.

なお、図６に示す構成例と同様の構成については、同一符号を付して重複した説明は省略する。 Note that the same configurations as those shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals and duplicated description will be omitted.

図８において図６の構成例と異なる点は、熱ループＲ４の熱交換器８０２を省略し、熱負荷９０１からの熱媒をポンプ７５０を介して冷却器７０２に供給するように構成している点と、冷却器７０２から排出された熱媒を熱ループＲ３に戻している点である。 The difference from the configuration example of FIG. 6 in FIG. 8 is that the heat exchanger 802 of the heat loop R4 is omitted, and the heat medium from the heat load 901 is supplied to the cooler 702 via the pump 750. The point is that the heat medium discharged from the cooler 702 is returned to the heat loop R3.

これにより、比較的低温となった熱媒を有効利用することができる。 As a result, the heat medium having a relatively low temperature can be effectively used.

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the invention made by the present inventor has been specifically described above based on the embodiments, the embodiments disclosed in the present specification are exemplary in all respects and are not limited to the disclosed technology. Should be considered not. That is, the technical scope of the present invention is not limitedly interpreted based on the description in the above-described embodiment, but should be interpreted according to the description of the claims, and the scope of the claims should be interpreted. Includes technology equivalent to the described technology and all modifications within the scope of the claims.

Ｓ１、Ｓ２…エネルギーシステム
１…スターリングエンジン本体
３…冷却装置
５、５Ａ…熱源装置
６…熱媒冷却装置
７…ハウジング
９…カバー
１１…クランクケース
１３…熱交換器ユニット
１５…加熱器
１７…再生器
１９…冷却器
２１…高温側ピストン
２３…低温側ピストン
２５…ピストンロッド
２７…クランク軸
２７ａ、２７ｂ…クランクピン
２９…ピストンロッド
３１…高温作動空間
３３…低温作動空間
３５…プーリ
３７…ベルト
３９…プーリ
４１…発電機
４３…熱媒流体配管
４３ａ…加熱器部分
４３ｂ…熱源部分
４３ｃ、４３ｄ…中間部分
４３ｅ…バイパス通路
４５…ポンプ
４７…リザーバタンク
４９…冷却水配管
４９ａ…冷却器部分
４９ｂ、４９ｃ、４９ｄ、４９ｅ…配管
４９ｄ…冷却媒体冷却部分
５１…冷却水タンク
５２…ポンプ
５３…温水加熱器
５５…接続用配管
５７…切替弁
５９…ポンプ
１０１…流量調整弁
１０３…配管
１０５…熱媒冷却部分
１０７…冷却水
１０９…配管
１１１…入口配管
１１３…出口配管
１１９…リザーバタンク
５００…熱源手段
５０１…太陽熱集熱器
５０２…木質バイオマス燃焼器
５０２Ａ…燃焼ガス通過系路
５０３…蓄熱器
５０４…熱負荷
５１０…熱媒連系手段
５２０、５２０ａ〜５２０ｄ…低温度差型スターリングエンジン（外燃機関）
５３０…発電機
５４０…周波数変換装置
６０１…交流系統連系部
６０２…風力発電機
６０３…蓄電池
６０４…電気負荷
６１０…電力連系手段
７００…加熱器
７０１…再生器
７０２、７５１…冷却器
７５０、９４５…ポンプ
８００、８０１、８０２…熱交換器
８１５、８１６、８１７…分岐弁
９００、９０１…熱負荷
９４７…リザーバタンク
９４８…熱源部分
９５０…冷却水タンク
９５２…温水タンク
９５１…熱媒冷却部分
９５３…温水加熱部分
Ｃ…制御装置
Ｅ…排出ガス
Ｈ…太陽熱
Ｒ１〜Ｒｎ…熱ループ S1, S2 ... Energy system 1 ... Stirling engine body 3 ... Cooling device 5, 5A ... Heat source device 6 ... Heat medium cooling device 7 ... Housing 9 ... Cover 11 ... Crank case 13 ... Heat exchanger unit 15 ... Heater 17 ... Regeneration Vessel 19 ... Cooler 21 ... High temperature side piston 23 ... Low temperature side piston 25 ... Piston rod 27 ... Crank shaft 27a, 27b ... Crank pin 29 ... Piston rod 31 ... High temperature operating space 33 ... Low temperature operating space 35 ... Pulley 37 ... Belt 39 ... Pulley 41 ... Generator 43 ... Heat medium fluid piping 43a ... Heater part 43b ... Heat source part 43c, 43d ... Intermediate part 43e ... Bypass passage 45 ... Pump 47 ... Reservoir tank 49 ... Cooling water piping 49a ... Cooler part 49b, 49c, 49d, 49e ... Pipe 49d ... Cooling medium Cooling part 51 ... Cooling water tank 52 ... Pump 53 ... Hot water heater 55 ... Connection pipe 57 ... Switching valve 59 ... Pump 101 ... Flow control valve 103 ... Pipe 105 ... Heat medium Cooling part 107 ... Cooling water 109 ... Piping 111 ... Inlet piping 113 ... Outlet piping 119 ... Reservoir tank 500 ... Heat source means 501 ... Solar heat collector 502 ... Woody biomass combustor 502A ... Combustion gas passage system 503 ... Heat exchanger 504 ... Heat load 510 ... Heat medium interconnection means 520, 520a to 520d ... Low temperature difference type Stirling engine (external fuel engine)
530 ... Generator 540 ... Frequency converter 601 ... AC system interconnection part 602 ... Wind generator 603 ... Storage battery 604 ... Electric load 610 ... Power interconnection means 700 ... Heater 701 ... Regenerator 702, 751 ... Cooler 750, 945 ... Pump 800, 801, 802 ... Heat exchanger 815, 816, 817 ... Branch valve 900, 901 ... Heat load 947 ... Reservoir tank 948 ... Heat source part 950 ... Cooling water tank
952 ... Hot water tank 951 ... Heat medium cooling part 953 ... Hot water heating part C ... Control device E ... Exhaust gas H ... Solar heat R1 to Rn ... Heat loop

Claims

Heat source means to generate heat and
An external combustion engine operated by heat energy of a predetermined temperature supplied from the heat source means via a heat medium, and
A power generation means driven by the external combustion engine as a power source,
A frequency conversion device that converts AC power generated by the power generation means into different frequencies including DC, and
The electric power converted by the frequency converter is provided with an electric power interconnection means for mutually complementing the electric power with other electric power supply means.
The power interconnection means controls the frequency of the frequency converter so that the total of the power supplied from the power generation means and the power supply means matches the total of the load power, and also controls the frequency of the frequency converter. The output of the fuel engine is reduced by controlling the power generation means with the frequency conversion device, and the heat medium in which the heat medium circulates in the pipe connected to the external fuel engine is connected in a loop. The amount of heat input from the interconnection means to the external combustion engine decreases, the amount of load heat consumed with respect to the amount of heat supplied decreases, and the temperature of the hot soot rises, whereas the heat to the heat medium cooler increases. An external combustion engine characterized by increasing the inflow flow rate of the medium and increasing the amount of heat load corresponding to the amount of heat exchanged with the cooling water supplied to the heat medium cooler to balance with the amount of heat input from the heat source means. The energy system used.

Claim 1 is characterized in that at least one of the heat sources is composed of a combustion boiler, and the heat medium interconnection means controls the combustion temperature of the combustion boiler and the fuel supply amount to adjust the heat supply amount. Energy system using the external combustion engine described in.

The external combustion engine according to claim 2, wherein the heat medium interconnection means includes a plurality of stages of heat loops installed from the upstream side to the downstream side of the combustion gas passage path from the combustion boiler. The energy system that was there.

The energy system using an external combustion engine according to claim 3, wherein each of the heat loops is configured to sequentially consume heat energy input from the combustion gas passage path by a heat load.

The energy system using an external combustion engine according to claim 3 or 4, wherein the fluid of the heat loop on the downstream side of the combustion gas passage is used as the fluid on the load side of the heat medium cooler.

3. The third aspect of the present invention is that the heat loop on the downstream side of the combustion gas passage from the heat loop including the working gas heater of the external combustion engine is used as the fluid on the cooling water side of the working gas cooler of the external combustion engine. Alternatively, the energy system using the external combustion engine according to claim 4.

The energy system using an external combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the predetermined temperature is 600 ° C. or lower.

The energy system using an external combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat medium is composed of heat medium oil.

The energy system using an external combustion engine according to any one of claims 1 to 8, wherein the heat source means includes a solar heat collector and a biomass fuel combustor.

The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the heat medium interconnection means is connected to a heat storage device that complements each other of heat energy and a heat load that consumes heat energy. An energy system using the described external combustion engine.

The energy system using an external fuel engine according to any one of claims 1 to 10, wherein the other electric power supply means includes a commercial power source and a wind power generator.