JP7328478B2 - 循環式太陽熱発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、装置箱１０外の温度に関係なく、蒸発器２５の周囲温度を０℃以上１０度未満にするために、装置箱用電動機１２０、装置箱用圧縮機１２１、装置箱用凝縮器１２２を装置箱１０外に設け、装置箱用蒸発器１２５を装置箱１０内に設けて、装置箱用ヒーター１０５を内部に有する装置箱用発熱箱１３０を煙突１１内に内蔵する。

また、天井用温度センサー４０を装置箱用蒸発器１２５と蒸発器２５の間に設けて、蒸発器２５の周囲温度を測定し、蒸発器２５の周囲温度が０℃以上１０℃未満の場合、電動機２０、ヒーター３２の電源をオンにして発電することに関する。

また、装置箱１０外に太陽熱を吸収するために温室箱６０を設け、装置箱１０の天井と温室箱６０の天井を及び、装置箱１０の底部と温室箱６０の底部を連結し、装置箱１０の天井に温室箱用送風機５１を設けることに関する。

また、底部用温度センサー１１０で煙突１１底部の温度を測定し、温室箱６０内の温度を温室箱用温度センサー６３で測定し、温室箱６０内の温度が煙突１１底部の温度よりも高い場合、温室箱用送風機５１の電源をオンにして、温室箱６０内の気体を煙突１１に送風することに関する。

図１に示す循環式太陽熱発電装置は前記装置箱１０の南面をアクリル板またはガラスにして、太陽熱を吸収し、吸収した熱と、前記電動機２０、前記圧縮機２１，前記凝縮器２２、補助電動機１００、補助圧縮機１０１，補助凝縮器１０２で発生する熱と前記ヒーター３２で発生する熱により、上昇気流を発生させ、回転管１２に固着しているＬ字型ノズルから、上昇気流が噴射して、回転管１２を回転させ、回転管１２の回転により発電機１３を駆動して発電する。

また、前記蒸発器２５で回転管２５に固着しているＬ字型ノズルから噴射した高温の上昇気流を冷却して、下降気流を発生させることにより、上昇気流と下降気流が同時に発生し、装置箱１０内を気体が循環することにより、上昇気流で、回転管１２を回転させることができるので、発電エネルギーに変換することができる。

また、煙突用温度センサー９０で煙突１１内の温度を測定して、発電機１３の回転数が設定回転数になる時の煙突１１内の温度（以下煙突内設定温度という）より低い場合は前記ヒーター３２の電源を維持し、煙突内設定温度以上の場合は前記ヒーター３２の電源を制御装置８０でオフする。

特許第5816899号 公報

図１に示す循環式太陽熱発電装置において、装置箱１０の南面をガラスまたはアクリル板にすることにより、太陽熱が煙突１１で吸収されて、装置箱１０内の温度を上昇させているが、夜間時、また、太陽熱が得られない場合は、逆にアクリル板またはガラスより、前記煙突１１内の熱を外気に放熱するために、前記煙突１１内の温度を下げることにより、発電量が減少する欠点があった。

また、前記煙突１１の上部に前記煙突用温度センサー９０を設けて、前記煙突１１の内部の温度を測定するが、前記蒸発器２５及び放熱管１４で冷却されることにより、前記煙突１１外の温度が変動し、前記煙突１１内の温度も変動するので、上昇気流のエネルギーを一定に保つことができないために、発電量を一定に保つことができない欠点があった。

また、補助電動機１００、補助圧縮機１０１、補助凝縮器１０２を設けることにより、製造コストが高くなる欠点があった。

また、放熱管用送風機７０により常時外気を前記放熱管１４に送風するので、外気温度に前記装置箱１０内の温度が影響されて、昼夜、晴雨、季節、地域により、前記装置箱１０内の温度を一定に保つことができないために、上昇気流のエネルギーを一定に保つことが保つことができないので、発電量を一定に保つことができない欠点があった。

また、前記ヒーター３２を前記装置箱１０の底部に設置しているために、前記ヒーター３２の熱が上昇気流に奪われて前記煙突１１内で熱を蓄熱することができないことにより、前記煙突１１内の温度を高めるためには、前記ヒーター３２の消費電力を大きくしなければならない欠点があった。

また、前記補助電動機１００、前記補助圧縮機１０１、前記補助凝縮器１０２を前記ヒーター３２の上部に設置しているので、前記ヒーター３２の熱により、前記補助電動機１００、前記補助圧縮機１０１、前記補助凝縮器１０２を加熱して、焼損等発生する欠点があった。

また、前記蒸発器２５の周囲温度を測定していないために、前記蒸発器２５の周囲温度が０℃以下の場合、前記蒸発器２５に霜が発生して冷却機能が低下するために、前記蒸発器２５の霜を除去するために、霜取り装置を設置しなければならない欠点があった。

電動機２０、圧縮機２１、凝縮器２２、キャピラリーチューブ２３、膨張弁２４、蒸発器２５、サクションパイプ２６で構成される冷却装置、煙突１１、Ｌ字型ノズルを複数個固着した回転管１２、発電機１３を装置箱１０内に内蔵し、電動機２０、圧縮機２１、凝縮器２２を煙９０突１１の底部に設置し、煙突用温度センサー９０を煙突１１内に設置し、ヒーター３２を内部に有する発熱箱３０を煙突１１内に内蔵した循環式太陽熱発電装置において、装置箱１０外に太陽熱を吸収する温室箱６０を設け、温室箱６０内に温室箱用温度センサーを６３を設け、装置箱１０上部に装置箱側天井通風口５０を設け、温室箱６０上部に温室箱側通風口６１を設け、装置箱側天井通風口５０と温室箱側通風口６１を連結し、装置箱１０底部に装置箱側流入通風口６４を設け、温室箱６０底部に温室箱側出口通風口６２を設け、装置箱側流入通風口６４と温室箱側出口通風口６２を連結し、装置箱１０内の気体を温室箱６０に送風する温室箱用送風機５１を装置箱側天井通風口５０内に設け、装置箱用電動機１２０、装置箱用圧縮機１２１、装置箱用凝縮器１２２を装置箱１０外に設置し、装置箱用膨張弁１２４、装置箱用蒸発器１２５を装置箱１０内の天井近辺に設置し、装置箱用膨張弁１２４と装置箱用蒸発器１２５を連結し、装置箱用凝縮器１２２と装置箱用膨張弁１２４を装置箱用キャピラリーチューブ１２３で連結し、装置箱用圧縮機１２１と装置箱用蒸発器１２５を装置箱用サクションパイプ１２６で連結し、装置箱用ヒーター１０５を内部に有する装置箱用発熱箱１３０を煙突１１内に内蔵し、装置箱用蒸発器１２５と蒸発器２５の間に天井用温度センサー４０を設け、底部用温度センサー１１０を煙突１１の底部に設置し、装置箱用発熱箱１３０を電動機２０と発熱箱３０の間に設置し、天井用温度センサー４０、底部用温度センサー１１０、煙突用温度センサー９０及び温室箱用温度センサー６３を、制御装置８０に接続し、蒸発器２５の周囲温度、煙突１１底部の温度、煙突１１内の温度、温室箱６０内の温度を測定して、装置箱用電動機１２０、電動機２０、ヒーター３２、装置箱用ヒーター１０５、温室箱用送風機５１の電源を制御する制御装置８０を設ける。

発電開始前の状態で、天井用温度センサー４０で蒸発器２５の周囲温度を測定し、蒸発器２５の周囲温度が上限の設定温度（１０℃）以上の場合、装置箱用ヒーター１０５の電源をオフの状態に維持し、装置箱用電動機１２０の電源をオンにして装置箱用蒸発器１２２で装置箱１０内を冷却し、蒸発器２５の周囲温度が上限の設定温度（１０℃）未満なると、装置箱用電動機１２０の電源をオフにして、電動機２０、ヒーター３２の電源をオンにして発電を開始する

発電開始前の状態で、天井用温度センサー４０で蒸発器２５の周囲温度を測定し、蒸発器２５の周囲温度が下限の設定温度（０℃）未満の場合、装置箱用電動機１２０の電源をオフ状態を維持し、装置箱用ヒーター１０５の電源をオンにし、蒸発器２５の周囲温度が下限の設定温度（０℃）以上になると、装置箱用ヒーター１０５の電源をオフにして、電動機２０の電源及びヒーター３２の電源をオンにして発電を開始する

電動機２０及びヒーター３２の電源をオンの維持している状態で、蒸発器２０の周囲温度が１０℃以上になる場合、装置箱用電動機１２０の電源をオンにして、装置箱１０内を冷却し、蒸発器２５の周囲温度を１０℃未満になると、装置箱用電動機１２０の電源をオフにし、電動機２０及びヒーター３２の電源をオンの状態を維持して発電する

電動機２０及びヒーター３２の電源をオンの状態を維持している状態において、蒸発器２５の周囲温度が０℃未満の場合、装置箱用ヒーター１０５の電源をオンにして、装置箱１０内を暖めて、蒸発器２５の周囲温度を０℃以上になると、装置箱用ヒーター１０５の電源をオフにして、電動機２０及びヒーター３２の電源をオンの状態を維持して発電する

底部用温度センサー１１０で煙突１１底部の温度を測定し、温室箱用温度センサー６３で温室箱６０内の温度を測定し、温室箱６０内の温度が煙突１１底部の温度よりも高い場合は、温室箱用送風機５１の電源をオンにし、温室箱６０内の気体を煙突１１内に送風し、温室箱６０内の温度が煙突１１底部の温度より低い場合は、温室箱用送風機５１の電源をオフにして発電する

蒸発器２５の周囲温度を設定範囲（０℃～１０℃）内にすることにより、装置箱１０外の温度に依存しない状態にすることができるので、上昇気流、下降気流のエネルギーを安定にし、安定した発電量が得られることができる効果がある。

蒸発器２５、装置箱用蒸発器１２５の周囲温度を設定範囲（０℃～１０℃）内にすることができるので、蒸発器２５，装置箱用蒸発器１２５に付着する霜を除去する装置が不用になるので、製造コストを削減することができる効果がある。

煙突１１底部の温度および温室箱１０内の温度を測定して、温室箱６０内の温度が煙突１１底部の温度よりも高い場合、温室箱用送風機５１の電源をオンにして、温室箱６０の空気を煙突１１内に送風することができるので、ヒーター３２で消費する電力を削減することができる効果がある。

また、装置箱１０外の温度に依存しないので、寒冷地であれ、熱帯地であれ、発電することができる効果がある。

特許５８１６８９９の循環式太陽熱発電装置の断面である 本実施例の断面図である。 図２に示す循環式太陽発電装置の制御装置の配線図である。 図２に示す循環式太陽発電装置の温度制御のフローチャートである。 温室箱から煙突に送風する実施例を示す断面図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。実施例について、図面を参照しながら説明する。
図２に示す実施例では、蒸発器２５の周囲温度が装置箱１０外の温度に関係なく設定範囲（０℃以上１０未満）にするために、装置箱用電動機１２０，装置箱用圧縮機１２１、装置箱用凝縮器１２２を装置箱１０外の設置し、装置箱用蒸発器１２５を装置箱１０内に設置し、装置箱用ヒーター１０５を内部に有する装置箱用発熱箱１３０を発熱箱３０と電動機２０の間に設置する。

装置箱用蒸発器１２５と蒸発器２５の間に天井用温度センサー４０を設け、煙突１１の底部に底部用温度センサー１１０を設置し、温室箱用温度センサー６３を温室箱６０内に設置する。

ヒーター３２で消費する電力を削減し、かつ、太陽熱の有効利用のため、温室箱６０を装置箱１０外に設け、温室箱６０の温度が煙突１１底部の温度よりも高い場合は温室箱６０の気体を煙突１１に送風するために、温室箱用送風機５１を設ける。

発電の開始時、蒸発器２５の周囲温度が１０℃以上の場合は、装置箱用電動機の電源をオンにして、装置箱１０を冷却し、蒸発器２５の周囲温度が０℃未満の場合は装置箱用ヒーターの電源をオンにして、装置箱１０を暖める。

蒸発器の２５の周囲温度が０℃以上１０℃未満の場合は電動機２０、ヒーター３２の電源がオンにして発電を開始する。発電状態で蒸発器２５の周囲温度が０℃未満に場合、装置箱用ヒーター１０５の電源をオンにして、蒸発器２５の周囲温度を０℃以上１０℃未満にして発電を持続させる。

発電の開始時、蒸発器２５の周囲温度が１０℃以上の場合は、装置箱用電動機１２０の電源をオンにして、装置箱１０を冷却し、１０℃以下になった場合、発電を開始し、発電状態で蒸発器２５の周囲温度が１０℃以上になった場合は装置箱用電動機の電源をオンにし、装置箱内を冷却し、蒸発器２５の周囲温度が０℃以上１０℃未満にして、発電を持続する。

発電の開始時、蒸発器２５の周囲温度が０℃未満の場合は、装置箱用ヒーター１０５の電源をオンにして、装置箱１０を暖めて、０℃以上になった場合発電を開始し、発電持続状態で蒸発器２５の周囲温度が０℃未満の場合は装置箱用ヒーターの電源をオンにして、蒸発器２５の周囲温度が０℃以上１０℃未満にして、発電を持続させる。

底部用温度センサー１１０で煙突１１底部の温度を測定し、温室箱用温度センサー６３で温室箱６０の温度を測定し、温室箱６０の温度が煙突１１底部の温度よりも高い場合は、温室箱用送風機５１の電源をオンにして、温室箱６０の気体を煙突１１内に送風する。

図３において、制御装置８０は天井用温度センサー４０，温室箱用温度センサー６３、煙突用温度センサー９０，底部用温度センサー１１と接続して、蒸発器２５の周囲温度、温室箱の温度、煙突１１の温度、煙突１１底部の温度を測定し、電動機２０、装置箱用電動機１２０、温室箱用送風機５１を接続して、測定された温度に基づいて、電動機２０，装置箱用電動機１２０、温室箱用送風機５１の電源を制御するための配線図である。

図４は請求項２の温度制御のフローチャート図である。
制御装置８０において、天井用温度センサー４０で蒸発器２５の周囲温度、温室箱用温度センサー６３で温室箱６０の温度、煙突用温度センサー９０で煙突１１内の温度、底部用温度センサー１０５で煙突１１底部の温度を測定し、測定された温度に基づいて、装置箱用電動機、装置箱用ヒーター１０５、電動機２０，ヒーター３２の電源のオン/オフの制御をする。

図５に示す実施例は温室箱６０から煙突１１に温室箱６０の気体を煙突１１に送風するために、装置箱側天井通風口５０に温室箱用送風機５１を設ける以外に、装置箱側流入通風口６２に装置箱側流入用送風機６５を設ける。

１０ 装置箱
１１ 煙突
１２ L字型ノズルを複数個固着した回転管
１３ 発電機
１４ 放熱管
２０ 前記電動機
２１ 圧縮機
２２ 凝縮器
２３ キャピラリーチューブ
２４ 膨張弁
２５ 蒸発器
２６ サクションパイプ
３０ 発熱箱
３２ ヒーター
４０ 天井用温度センサー
５０ 装置箱側天井通風口
５１ 温室箱用送風機
６０ 温室箱
６１ 温室箱側通風口
６２ 温室箱側出口通風口
６３ 温室箱用温度センサー
６４ 装置箱側流入通風口
６５ 装置箱側流入用送風機
７０ 放熱管用送風機
８０ 制御装置
９０ 煙突用温度センサー
１００ 補助電動機
１０１ 補助圧縮機
１０２ 補助凝縮器
１０５ 装置箱用ヒーター
１１０ 底部用温度センサー
１２０ 装置箱用電動機
１２１ 装置箱用圧縮機
１２２ 装置箱用凝縮器
１２３ 装置箱用キャピラリーチューブ
１２４ 装置箱用膨張弁
１２５ 装置箱用蒸発器
１２６ 装置箱用サクションパイプ
１３０ 装置箱用発熱箱
１４０ 温室箱出口用送風機

Claims (4)

1. 電動機、圧縮機、凝縮器、キャピラリーチューブ、膨張弁、蒸発器、サクションパイプで構成される冷却装置、煙突、Ｌ字型ノズルを複数個固着した回転管、発電機を装置箱内に内蔵し、前記電動機、前記圧縮機、前記凝縮器を前記煙突の底部に設置し、煙突用温度センサーを前記煙突内に設置し、ヒーターを内部に有する発熱箱を前記煙突内に内蔵した循環式太陽熱発電装置において、前記装置箱外に太陽熱を吸収する温室箱を設け、前記温室箱内に温室箱用温度センサーを設け、前記装置箱上部に装置箱側天井通風口を設け、前記温室箱上部に温室箱側通風口を設け、前記装置箱側天井通風口と前記温室箱側通風口を連結し、前記装置箱底部に装置箱側流入通風口を設け、前記温室箱底部に温室箱側出口通風口を設け、前記装置箱側流入通風口と前記温室箱側出口通風口を連結し、前記装置箱内の気体を前記温室箱に送風する温室箱用送風機を前記装置箱側天井通風口内に設け、装置箱用電動機、装置箱用圧縮機、装置箱用凝縮器を前記装置箱外に設置し、装置箱用膨張弁、装置箱用蒸発器を前記装置箱内の天井近辺に設置し、装置箱用膨張弁と装置箱用蒸発器を連結し、前記装置箱用凝縮器と前記装置箱用膨張弁を装置箱用キャピラリーチューブで連結し、前記装置箱用圧縮機と前記装置箱用蒸発器を装置箱用サクションパイプで連結し、装置箱用ヒーターを内部に有する装置箱用発熱箱を前記煙突内に内蔵し、前記装置箱用蒸発器と前記蒸発器の間に天井用温度センサーを設け、底部用温度センサーを前記煙突の底部に設置し、前記装置箱用発熱箱を前記電動機と前記発熱箱の間に設置し、前記天井用温度センサー、前記底部用温度センサー、前記煙突用温度センサ及び前記温室箱用温度センサーを、制御装置に接続し、前記蒸発器の周辺の温度、前記煙突底部の温度、前記煙突内の温度、前記温室箱内の温度を測定して、前記装置箱用電動機、前記電動機、前記ヒーター、前記装置箱用ヒーター、前記温室箱用送風機の電源を制御する制御装置を設け、煙突内に設置されている電動機、圧縮機、凝縮器、ヒーター、装置箱用ヒーターで発生する熱で上昇気流が発生し、発生した上昇気流が回転管および回転管に固着している複数個のＬ字型ノズルに流入し、流入した上昇気流は流入した方から直角に曲がってＬ字型ノズルから噴射し、上昇気流がＬ字型ノズルから噴射する噴射方向は回転管の接線方向に噴射することにより回転管が回転し、回転管に連結している発電機が回転することにより発電機が発電することを特徴とする循環式太陽熱発電装置。
2. 請求項１において、発電開始前の状態で、前記天井用温度センサーで前記蒸発器の周囲温度を測定し、前記蒸発器の周囲温度が上限の設定温度（１０℃）以上の場合、前記装置箱用ヒーターの電源をオフの状態に維持し、前記装置箱用電動機の電源をオンにして前記装置箱用蒸発器で前記装置箱内を冷却し、前記蒸発器の周囲温度が上限の設定温度（１０℃）未満になると、前記装置箱用電動機の電源をオフにして、前記電動機、前記ヒーターの電源をオンにして発電して、その後、前記蒸発器の周囲温度が１０℃以上になる場合、前記装置箱用電動機の電源をオンにして、装置箱内を冷却し、前記蒸発器の周囲温度が１０℃未満になると、装置箱用電動機の電源をオフにして発電することを特徴とする循環式太陽熱発電装置。
3. 請求項１において、発電開始前の状態で、前記蒸発器の周囲温度が下限の設定温度（０℃）未満の場合、前記装置箱用電動機の電源をオフの状態を維持し、前記装置箱用ヒーターの電源をオンにし、前記蒸発器の周囲温度が下限の設定温度（０℃）以上になると、前記装置箱用ヒーターの電源をオフにして、前記電動機の電源及び前記ヒーターの電源をオンにして、発電し、その後、前記蒸発器の周囲温度が０℃未満の場合、前記装置箱用ヒーターの電源をオンにして、前記装置箱内を暖めて、前記蒸発器の周囲温度を０℃以上になると、前記装置箱用ヒーターの電源をオフにして発電することを特徴とする循環式太陽熱発電装置。
4. 請求項３において、前記底部用温度センサーで前記煙突底部の温度を測定し、前記温室箱用温度センサーで前記温室箱内の温度を測定し、前記温室箱内の温度が前記煙突底部の温度よりも高い場合は、前記温室箱用送風機の電源をオンにし、前記温室箱内の気体を前記煙突内に送風し、前記温室箱内の温度が前記煙突底部の温度より低い場合は、前記温室箱用送風機の電源をオフにし、発電することを特徴とする循環式太陽熱発電装置。