JPH021989B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、海洋表層の温海水と海洋深層の冷海
水との温度差を利用して発電する海洋温度差発電
装置に関し、特に、夜間低負荷時に、運転効率を
改善するとともに、堆積汚物を洗滌するようにし
たものである。

海洋表層における高温の温海水と海洋深層にお
ける低温の冷海水との温度差を利用して電力を得
るこの種海洋温度差発電装置は、従来、蒸発器、
発電機と連結したタービンおよび凝縮器各１台を
主機器として構成されていた。しかして、温海水
を蒸発器に流通させるとともに冷海水を凝縮器に
流通させて、両者間の温度差により作動流体を蒸
発させるとともに凝縮させ、その間にタービンを
駆動して発電するに当り、蒸発器を流通する温海
水は、海洋の表層から採取するので温度が15〜33
℃と高く、その中に浮遊するプランクトン、魚介
類の卵、塵埃等の汚物が主機器の伝熱面に付着し
て熱伝導率を低下させるという欠点があつた。か
かる欠点を除去するための一般的汚れ防止方法と
して、生物汚れに対しては、流通海水に塩素を注
入し、あるいは、流通海水中に電極を設け、電気
分解により塩素を発生させる等の方法があり、ま
た、その他の汚れに対しては、スポンジボール、
ブラシ等の流通海水とともに主機器内を流通させ
る等の方法がある。しかしながら、海洋温度差発
電においては熱交換の温度差が小さいために流通
海水の量が膨大となるので、かかる一般的汚れ防
止方法によると、コスト高および環境汚染等の問
題が生じた。すなわち、スポンジボール、ブラシ
等を用いる方法では多量のスポンジボールやブラ
シを必要とする他、全般に、流通抵抗の増加に基
づく揚水ポンプの消費動力増による正味出力の低
下を来たすため、設備費上昇および発電単価の上
昇をもたらす結果となつた。

したがつて、従来の海洋温度差発電装置には、
一般的汚れ防止方法を適用し難く、コスト高にな
るという欠点があつた。

発明の要点 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、夜間の低負荷時に、運転効率を改善するとと
もに、海水中の汚物の主機器に対する堆積を効率
よく洗滌して除去し得るようにした海洋温度差発
電装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、それぞれ複数ずつ並列に
配置した蒸発器および凝縮器をタービンおよび発
電機に組合わせて海洋温度差発電装置の主機器を
構成したものであり、昼間の電力需要が多いとき
は、すべての蒸発器および凝縮器をそれぞれ並列
状態に使用してその大電力需要に対応し、夜間の
電力需要が減少したときは、蒸発器および凝縮器
の稼働台数を減じてその小電力需要に対応し、し
かも、休止した蒸発器に凝縮器の休止による余剰
冷海水を温海水の流通方向とは逆の方向に流通さ
せることにより、昼間の主機器に付着した汚物を
低温で汚れの少ない冷海水によつて逆流洗滌する
ように構成するとともに、休止させる蒸発器を所
定の期間毎に順次に交替させることにより、発電
を継続しながらすべての蒸発器の伝熱効果を高水
準に保持し、さらに、蒸発器群の各作動流体出口
から給液ポンプまでの作動流体流通経路を水套で
包被することにより、作動流体の再蒸発によるキ
ヤビテーシヨンを防止するようにしたものであ
る。

すなわち、本発明海洋温度差発電装置は、蒸発
部を流通する海洋表層からの温海水により作動流
体を蒸発気化して形成した作動流体蒸気を発電部
に導入して前記作動流体蒸気により発電させ、そ
の発電部から排出した前記作動流体蒸気を凝縮部
を流通する海洋深層からの冷海水により凝縮液化
して形成した前記作動流体を、受液器および給液
ポンプを介し、前記凝縮部に循環させるように構
成した海洋温度差発電装置において、前記蒸発部
および前記凝縮部をそれぞれ複数の蒸発器および
凝縮器により構成し、夜間に、前記複数の蒸発器
の一部には前記温海水を導入しない状態にして、
当該一部の蒸発器の作動を停止させるとともに、
当該一部の蒸発器に前記冷海水を作動時における
前記温海水の流通方向とは逆の方向に流通させる
ことにより、前記蒸発器に付着堆積した汚物を洗
滌するように構成したことを特徴とするもであ
る。

実施例 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。

第１図に示す構成の本発明海洋温度差発電装置
Ａは、蒸発部１、発電部２、凝縮部３、給液部４
および温冷両海水ポンプ５，６よりなつており、
それら各部を配管およびバルブを介し相互に連通
して連結してある。

図示の構成例において、蒸発部１は、第１およ
び第２の２台の蒸発器１−１および１−２を作動
流体に対し並列に連通して連結するとともに、そ
れらの蒸発器１−１，１−２をともに温海水ポン
プ５に連結し、その温海水ポンプ５からの温海水
によつて作動流体を加熱して蒸発膨脹させるよう
に構成してある。

一方、発電部２は、作動流体の蒸気によつて駆
動するタービン７とそのタービン７に連結した発
電機８とによつて構成してある。

また、凝縮部３は、第１および第２の２台の凝
縮器３−１および３−２を並列に連結して構成し
てあり、それらの凝縮器３−１，３−２には冷海
水ポンプ６からの低温の深層海水を流通させてタ
ービン７から排出した作動流体の蒸気を冷却して
凝縮液化させるようにしてある。

一方、給液部４は、受液器９と給液ポンプ１０
とによつて構成してあり、受液器９によつて気液
分離した液状の作動流体を給液ポンプ１０によつ
て蒸発部１に圧送するようにしてある。なお、受
液器９と給液ポンプ１０との間には、キヤビテー
シヨンによるベーパーロツク防止のために所定の
サクシヨンヘツドを設定してある。さらに、凝縮
部３の作動流体出口１１から給液ポンプ１０の吸
入口１０−１に至る間は、受液器９を含めて外周
面全般にわたり、水套１２によつて被包してあ
り、その水套１２内に冷海水を流通させて、さき
に凝縮させた液状の作動流体をさらに冷却し、作
動流体内の気泡発生を防止してタービン７の背圧
による摂動の発生を防止している。なお、かかる
作動流体の冷却により、同時に、給液ポンプ１０
のサクシヨンヘツドを低減させて発電装置Ａの設
置高を低くすることができる。

かかる構成の発電装置Ａにおいて、作動流体
は、受液器９から給液ポンプ１０を介して蒸発部
１の第１、第２の蒸発器１−１，１−２に圧送さ
れて蒸発し、その作動流体蒸気は、タービン７に
導かれ、そのタービン７により発電機８を回転さ
せて発電を行ない、そのタービン７から排出した
作動流体の蒸気は、凝縮器３の第１、第２の凝縮
器３−１，３−２を通過する間に凝縮して液状の
作動流体となり、再び受液器９に戻るというサイ
クルを繰返し、蒸発部１の温海水と凝縮部３の冷
海水との温度差によつて取込んだ熱エネルギーが
作動流体の状態変化に対応した量の電気エネルギ
ーに変換されて取出される。なお、図中、１３−
１〜８はバツクシート付のストツプバルブを示
し、それらのバルブは、後述する作動休止時に、
休止中の蒸発器および凝縮器に対する作動流体の
流通を閉塞するために設けてある。

一方、温海水は、温海水ポンプ５によつて海洋
表層から汲上げ、温海水管１４により分岐して、
第１および第２の入口バルブ１５−１および１５
−２をそれぞれ介し、第１および第２の蒸発器１
−１および１−２にそれぞれ流入して作動流体を
加熱した後に、第１および第２の出口バルブ１６
−１および１６−２をそれぞれ介し、温海水排出
管１７に合流して排出される。

また、冷海水は、海洋深層から冷海水ポンプ６
によつて吸上げ、冷海水管１８により分岐して、
第１および第２の冷海水バルブ１９−１および１
９−２をそれぞれ介し、第１および第２の凝縮器
３−１および３−２に流入して作動流体を冷却し
た後に、冷海水排出管２０に合流して排出され
る。

なお、凝縮器３−１，３−２の各作動流体出口
１１からストツプバルブ１３−４，１３−８に至
る流通路ｍ、ストツプバルブ１３−４，１３−８
から受液器９に至る流通路ｎおよび受液器９から
給液ポンプ１０に至る流通路Ｐは、ストツプバル
ブ１３−４，１３−８および受液器９をも含めて
それらの外周部を水套１２によつて包被してあ
り、その水套１２に冷海水管１８からの冷海水バ
イバス路Ｓを連通して冷海水を流入させるように
構成してあり、冷海水によつて各流通路ｍ，ｎ，
ｐおよび受液器９、ストツバルブ１３−４，１３
−８の各部分を外周から冷却するようにしてあ
る。

また、図中、２１は冷海水バイバス路ｓの中途
に設けた絞り弁を示し、この絞り弁２１は、水套
１２の冷海水流通量を調節するために設けてあ
る。

一方、冷海水管１８には、蒸発部１に向けて分
岐した延設部２２を設けてあり、その延設部２２
の先端を更に分岐して、第１および第２の蒸発器
１−１および１−２の各温水出口２３−１および
２３−２と第１および第２の出口バルブ１６−１
および１６−２との中間に第１および第２の洗滌
水入口バルブ２４−１および２４−２をそれぞれ
介して連結してあり、さらに、第１および第２の
蒸発器１−１および１−２の各温海水入口２５−
１および２５−２と各入口バルブ１５−１および
１５−２との中間にそれぞれ連結して分岐した第
１および第２の洗滌水出口バルブ２６−１および
２６−２をそれぞれ介し、洗滌水排出管２７に合
流して排出されるようにしてある。

上述のように構成する本発明海洋温度差発電装
置においては、電力需要が多い昼間には、図示の
動作状態、すなわち、第１、第２の洗滌水バルブ
２４−１，２４−２および各出口バルブ２６−
１，２６−２を閉鎖するとともに他のバルブをす
べて開放状態にすることにより、蒸発部１および
凝縮部２における第１、第２の蒸発器１−１，１
−２および第１、第２の凝縮器３−１，３−２に
温・冷両海水および作動流体をそれぞれ並列に流
通させて、作動流体の蒸発量および凝縮量を最大
にした全力運転によつて昼間の電力需要に対処す
る。

一方、電力需要がほぼ半減する夜間には、作動
流体の蒸発量および凝縮量も約1/2ですみ、例え
ば、第１蒸発器１−１および第１凝縮器３−１を
稼働させるとともに第２蒸発器１−２および第２
凝縮器３−２を休止させ、もつて、第２図に示す
動作状態、すなわち、全力運転の状態から、第２
蒸発器１−２および第２凝縮器３−２に連通した
作動流体用のストツプバルブ１３−１，１３−
２，１３−３，１３−４を閉鎖するとともに、第
２蒸発器１−２の第２入口バルブ１５−２および
出口パルプ１６−２、並びに、第２凝縮器３−２
の第２冷海水バルブ１９−２を閉鎖して除外した
動作状態とすることにより、第２蒸発器１−２お
よび第２凝縮器３−２の休止により作動流体の蒸
発量および凝縮量をそれぞれ半減させた半減力運
転によつて夜間の電力需要半減に対処している。
なお、その際、第２洗滌水入口バルブ２４−２お
よび出口バルブ２６−２を開くことにより、冷海
水ポンプ６からの冷海水の余剰分が第２洗滌水入
口バルブ２４−２を介して第２蒸発器１−２の第
２温海水出口２３−２から第２温海水入口２５−
２の方向に、すなわち、温海水の流通方向とは逆
の方向に流通し、昼間の全力運転時に、第２蒸発
器１−２内に付着、堆積した汚物を逆流洗滌し、
その汚物とともに第２洗滌水出口バルブ２６−２
を介して洗滌水排出管２７により発電装置Ａ外に
排出する。

また、夜間に休止洗滌すべき蒸発器および凝縮
器を所定の期間毎に順次に交替させることによ
り、発電装置Ａ全体の熱交換効率を高めることが
でき、かかる汚物付着防止および除去の作用は、
本発明者らの多年の実験によりその効果を確認し
たものである。

さらに、第１および第２の凝縮器３−１および
３−２から給液ポンプ１０までの作動流体流通路
を冷海水が流通する水套１２によつて被包したこ
とにより、作動流体の再蒸発によるキヤビテーシ
ヨンが防止され、液状作動流体の泡立ちによるタ
ービン７の背圧による摂動の発生を防止して静粛
円滑に回転を行なわさせるとともに、給液ポンプ
１０に必要なサクシヨンヘツドを低減させて、発
電装置Ａの設置高を低めることを可能にしてい
る。

つぎに、第２図示の上述した休止状態とは反対
に、第２蒸発器１−２および第２凝縮器３−２を
稼動させるとともに第１蒸発器１−１および第１
凝縮器３−１を休止させた場合における各バルブ
の作動状態を第３図に示す。なお、稼働機器およ
び休止機器の組合わせは、第１蒸発器１−１と第
２凝縮器３−２と、あるいは、第２蒸発器１−２
と第１凝縮器３−１といつた組合わせにすること
もでき、かかる機器の組合わせは、それぞれのバ
ルブの開閉により、必要に応じ、簡単に選定する
ことができる。

さらに、電力需要には季節変動があり、多数の
蒸発器および凝縮器によつて蒸発部および凝縮部
をそれぞれ構成して年間最高の夏期の電力需要ピ
ークに対応させ、また、季節内ピークが低下する
冬期には、一部の蒸発器および凝縮器を長期休止
させて、その間に休止させた蒸発器および凝縮器
の分解整備を行ないつつ、しかも、上述した汚物
除去作動をしながらの発電を行なうようにするこ
ともできる。

効 果 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、海洋温度差発電装置の蒸発部および凝縮部を
それぞれ複数の蒸発器および凝縮器によつて構成
し、電力需要減少時に作動を休止させた蒸発器
に、凝縮器の作動休止による余剰冷海水を、温海
水流通方向とは逆の方向に流通させることによ
り、その蒸発器内に付着、堆積した汚物を逆流洗
滌するように構成するとともに、作動を休止させ
る蒸発器および凝縮器を所定の期間毎に順次に交
替させることにより、発電装置を構成するすべて
の蒸発器の熱交換効率を高水準に保持することが
でき、さらに、凝縮器出口から給液ポンプまでの
作動流体流通経路を水套によつて被包することに
より、作動流体のキヤビテーシヨンを防止するこ
とができるという格別の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明海洋温度差発電装置の構成例を
示す回路図、第２図および第３図は同じくその減
力運転の状態をそれぞれ示す回路図である。 Ａ……海洋温度差発電装置、１……蒸発部、１
−１，１−２……蒸発器、２……発電部、３……
凝縮部、３−１，３−２……凝縮器、９……受液
器、１０……給液ポンプ、１１……作動流体出
口、１２……水套。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸発部１を流通する海洋表層からの温海水に
   より作動流体を蒸発気化して形成した作動流体蒸
   気を発電部２に導入して前記作動流体蒸気により
   発電させ、その発電部２から排出した前記作動流
   体蒸気を凝縮部３を流通する海洋深層からの冷海
   水により凝縮液化して形成した前記作動流体を、
   受液器９および給液ポンプ１０を介し、前記蒸発
   部１に循環させるように構成した海洋温度差発電
   装置Ａにおいて、前記蒸発部１および前記凝縮部
   ３をそれぞれ複数の蒸発器１−１，１−２および
   凝縮器３−１，３−２により構成し、夜間に、前
   記複数の蒸発器の一部には前記温海水を導入しな
   い状態にして、当該一部の蒸発器の作動を停止さ
   せるとともに、当該一部の蒸発器に前記冷海水を
   作動時における前記温海水の流通方向とは逆の方
   向に流通させることにより、前記蒸発器に付着堆
   積した汚物を洗滌するよう構成したことを特徴と
   する海洋温度差発電装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の発電装置におい
   て、作動を停止させる前記一部の蒸発器を所定の
   期間毎に順次に交替させることを特徴とする海洋
   温度差発電装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の発
   電装置において、前記凝縮部３から前記受液器９
   および前記給液ポンプ１０を介して前記蒸発部１
   に循環させる前記作動流体の流通経路のうち前記
   複数の凝縮器３−１，３−２の作動流体出口１１
   から前記給液ポンプ１０に至る流通経路を水套１
   ２により被包し、その水套１２中に前記冷海水を
   流通させて当該流通経路内の前記作動流体を冷却
   するようにしたことを特徴とする海洋温度差発電
   装置。