JPH0230987A - 宇宙軌道上発電プラント - Google Patents
宇宙軌道上発電プラントInfo
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- JPH0230987A JPH0230987A JP17921288A JP17921288A JPH0230987A JP H0230987 A JPH0230987 A JP H0230987A JP 17921288 A JP17921288 A JP 17921288A JP 17921288 A JP17921288 A JP 17921288A JP H0230987 A JPH0230987 A JP H0230987A
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的コ
（産業上の利用分野）
本発明は宇宙基地等に搭載される宇宙軌道上発電プラン
トに関する。
トに関する。
（従来の技術）
宇宙基地等軌道上にある設備に電力を供給するための発
電方式として太陽光による熱輻射により流体を加熱し、
ガスタービン等の熱機関を駆動して発電を行なうものが
ある。この発電方式が特に低軌道上の宇宙基地等に適用
されるケースでは太陽が地球の陰に隠れてしまう時、つ
まり日蝕時には太陽光から熱輻射を得ることができなく
なり、発電が一時的に停止してしまう。このため、必要
な熱を予め蓄熱材に蓄えておき、太陽光の入射がない時
に放熱して流体が加熱されるように構成した熱交換器、
すなわち、受蓄熱器が使用される。
電方式として太陽光による熱輻射により流体を加熱し、
ガスタービン等の熱機関を駆動して発電を行なうものが
ある。この発電方式が特に低軌道上の宇宙基地等に適用
されるケースでは太陽が地球の陰に隠れてしまう時、つ
まり日蝕時には太陽光から熱輻射を得ることができなく
なり、発電が一時的に停止してしまう。このため、必要
な熱を予め蓄熱材に蓄えておき、太陽光の入射がない時
に放熱して流体が加熱されるように構成した熱交換器、
すなわち、受蓄熱器が使用される。
第４図はこのような受蓄熱器を組込んだ宇宙軌道上発電
プラントの一例を示すもので、例えば、ヘリウム、キセ
ノン混合ガスからなる作動流体は、受蓄熱器１において
リフレクタ２によって集光された太陽光による熱輻射に
より加熱され、タービン３に導かれて膨張を遂げる。こ
のためタービン３が駆動されてこれに直結されている圧
縮機４および発電機５が回される。タービン３内で仕事
を終えた作動流体は、再生器６に導入され、ここで圧縮
機４から導かれる作動流体を予熱して温度降下し、さら
にラジェータ７を通、って宇宙空間に熱を放出してより
低温となり、圧縮機４に導入されて加圧されて後、再“
土器６に送られる。再生器６には上述したタービン３の
排気が流れており、ここで低温の作動流体は高温の作動
流体によって予熱され、その後受蓄熱器１に供給される
。
プラントの一例を示すもので、例えば、ヘリウム、キセ
ノン混合ガスからなる作動流体は、受蓄熱器１において
リフレクタ２によって集光された太陽光による熱輻射に
より加熱され、タービン３に導かれて膨張を遂げる。こ
のためタービン３が駆動されてこれに直結されている圧
縮機４および発電機５が回される。タービン３内で仕事
を終えた作動流体は、再生器６に導入され、ここで圧縮
機４から導かれる作動流体を予熱して温度降下し、さら
にラジェータ７を通、って宇宙空間に熱を放出してより
低温となり、圧縮機４に導入されて加圧されて後、再“
土器６に送られる。再生器６には上述したタービン３の
排気が流れており、ここで低温の作動流体は高温の作動
流体によって予熱され、その後受蓄熱器１に供給される
。
第５図はかかる発電プラントに用いられる受蓄熱器１の
一例を示している。すなわち、図において、受蓄熱器１
の胴１１の一端に設けられた作動流体人口］２から胴１
コ内に導かれた作動流体は、環状の入口マニホールド１
３に流れてそこから各蓄熱材付伝熱管］４に分配される
。この蓄熱材付伝熱管１４は全体形状がＵ字状に形成さ
れ、作動流体は初めに蓄熱材付伝熱管１４内を入口側か
ら胴１］の他端に置かれるＵ字端部に向かって流れ、そ
の後反転して蓄熱材付伝熱管１４の出口側に流れ、この
間に胴］１の他端に設けられた開口部１５を経て胴１１
内に導かれる太陽光から熱輻射を吸収して１・３度が上
昇する。
一例を示している。すなわち、図において、受蓄熱器１
の胴１１の一端に設けられた作動流体人口］２から胴１
コ内に導かれた作動流体は、環状の入口マニホールド１
３に流れてそこから各蓄熱材付伝熱管］４に分配される
。この蓄熱材付伝熱管１４は全体形状がＵ字状に形成さ
れ、作動流体は初めに蓄熱材付伝熱管１４内を入口側か
ら胴１］の他端に置かれるＵ字端部に向かって流れ、そ
の後反転して蓄熱材付伝熱管１４の出口側に流れ、この
間に胴］１の他端に設けられた開口部１５を経て胴１１
内に導かれる太陽光から熱輻射を吸収して１・３度が上
昇する。
一ノｊ、蓄熱利付伝熱管１４の出口側には環状の出口マ
ニホールド１６が接続されており、各蓄熱材付伝熱管１
４内を流れた作動流体は、この出口マニホールド１６に
集められて作動流体出ｒ３１７を介して外部に送気され
る。なお、図中符号１８は蓄熱材付伝熱管１４を支持す
る支持リングを、また符号１９は断熱材をそれぞれ示し
でいる。
ニホールド１６が接続されており、各蓄熱材付伝熱管１
４内を流れた作動流体は、この出口マニホールド１６に
集められて作動流体出ｒ３１７を介して外部に送気され
る。なお、図中符号１８は蓄熱材付伝熱管１４を支持す
る支持リングを、また符号１９は断熱材をそれぞれ示し
でいる。
また、第６図は上述した蓄熱材付伝熱管１４の配列状態
を改めて示すもので、蓄熱材付伝熱管〕４は胴１１の内
壁面に沿って置かれる断熱材〕９と接し、かつ円周方向
に等間隔に配置されている。
を改めて示すもので、蓄熱材付伝熱管〕４は胴１１の内
壁面に沿って置かれる断熱材〕９と接し、かつ円周方向
に等間隔に配置されている。
さらに、第７図に示されるように蓄熱材（−＝を伝熱管
１４は伝熱管２１と、この伝熱管２１．の外側を覆う蓄
熱材容器２２とから構成される。蓄熱材容器２２内には
蓄熱材２３が封入されておハ、二の蓄熱材２３は固液の
相変化の占熱を利用し、て蓄熱を行なう相変化蓄熱材で
ある。太陽光は蓄熱材容器２２の外表面２４から入射し
、その一部は蓄熱材２３に蓄えられ、残りは伝熱管２１
の内表面２５から内部を入口２６から出口２７に向かっ
て流れる作動流体に伝達されるようになっている。
１４は伝熱管２１と、この伝熱管２１．の外側を覆う蓄
熱材容器２２とから構成される。蓄熱材容器２２内には
蓄熱材２３が封入されておハ、二の蓄熱材２３は固液の
相変化の占熱を利用し、て蓄熱を行なう相変化蓄熱材で
ある。太陽光は蓄熱材容器２２の外表面２４から入射し
、その一部は蓄熱材２３に蓄えられ、残りは伝熱管２１
の内表面２５から内部を入口２６から出口２７に向かっ
て流れる作動流体に伝達されるようになっている。
（発明が解決しようとする課題）
ところで、このような宇宙軌道上発電プラントでは、太
陽光の入射のある日射中と、蓄熱材２３からの放熱によ
る日蝕中との間で、タービン入口に流れる作動流体の温
度は大きく変動している。
陽光の入射のある日射中と、蓄熱材２３からの放熱によ
る日蝕中との間で、タービン入口に流れる作動流体の温
度は大きく変動している。
この変動幅は、第８図に示されるように、日射開始から
日射終了までに１５０℃以上もあり、さらに日蝕開始か
ら日蝕終了までも同様に大きな変動幅を持っている。こ
のように作動流体の温度が変動した場合、タービン出力
を一定させるうえで限度を超えて作動流体に吸収された
熱をスピルオーバー弁を介してラジェータ７に棄てなけ
ればならない状況になり、一方人熱が不足する状況にお
いてはタービン出力に制限を設ける必要が生じ、電気出
力を安定に保つことができないという問題がある。
日射終了までに１５０℃以上もあり、さらに日蝕開始か
ら日蝕終了までも同様に大きな変動幅を持っている。こ
のように作動流体の温度が変動した場合、タービン出力
を一定させるうえで限度を超えて作動流体に吸収された
熱をスピルオーバー弁を介してラジェータ７に棄てなけ
ればならない状況になり、一方人熱が不足する状況にお
いてはタービン出力に制限を設ける必要が生じ、電気出
力を安定に保つことができないという問題がある。
そこで、本発明の目的はタービン入口に流れる作動流体
の温度変動幅を少なくして宇宙空間に棄てられる熱の減
少を図り、かつ電気出力を安定させるのに好適な宇宙軌
道上発電プラントを提供することにある。
の温度変動幅を少なくして宇宙空間に棄てられる熱の減
少を図り、かつ電気出力を安定させるのに好適な宇宙軌
道上発電プラントを提供することにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明は上記目的を達成するために閉じた経路内に順次
設けられた受熱用熱交換器、タービン、放熱用熱交換器
および圧縮機を備え、作動流体がこの経路内を流れてそ
れぞれの装置内で受熱、膨張、放熱および圧縮を繰り返
し行なうようになっている宇宙軌道上発電プラントにお
いて、受熱用熱交換器の下流側経路に蓄熱装置を設けた
ことを特徴とするものである。
設けられた受熱用熱交換器、タービン、放熱用熱交換器
および圧縮機を備え、作動流体がこの経路内を流れてそ
れぞれの装置内で受熱、膨張、放熱および圧縮を繰り返
し行なうようになっている宇宙軌道上発電プラントにお
いて、受熱用熱交換器の下流側経路に蓄熱装置を設けた
ことを特徴とするものである。
（作用）
受熱用熱交換器の下流側経路に蓄熱装置、例えて潜熱形
蓄熱装置を設けるならば、日射時、受熱用熱交換器で作
動流体に伝えられた熱の一部が潜熱形蓄熱装置の蓄熱材
に伝達され、そこに蓄えられる。一方、日蝕時、作動流
体の温度は日蝕のために充分に上がらないが、潜熱形蓄
熱装置を通過するとき、蓄熱材から放出される熱を吸収
し、温度が高くなる。これにより日射時および日蝕時を
通してタービン入口に導かれる作動流体の温度を平準化
せしめ、タービン出力を高い水準に保持する、二とがで
きる。
蓄熱装置を設けるならば、日射時、受熱用熱交換器で作
動流体に伝えられた熱の一部が潜熱形蓄熱装置の蓄熱材
に伝達され、そこに蓄えられる。一方、日蝕時、作動流
体の温度は日蝕のために充分に上がらないが、潜熱形蓄
熱装置を通過するとき、蓄熱材から放出される熱を吸収
し、温度が高くなる。これにより日射時および日蝕時を
通してタービン入口に導かれる作動流体の温度を平準化
せしめ、タービン出力を高い水準に保持する、二とがで
きる。
（実施例）
以ト′、本発明の一実施例を第１−図および第２図を参
照して説明する。なお、第１図中、第４図に示される構
成と同一のものには同・−・の符号を付しており、これ
らについては説明を省略する。
照して説明する。なお、第１図中、第４図に示される構
成と同一のものには同・−・の符号を付しており、これ
らについては説明を省略する。
第１図において、本実施例の宇宙軌道上発電プラントは
受蓄熱器１から蒸気タービン３に至る経路に次に述べる
潜熱形蓄熱装置３０が設けられる。
受蓄熱器１から蒸気タービン３に至る経路に次に述べる
潜熱形蓄熱装置３０が設けられる。
第２図はこの潜熱形蓄熱装置１ｆ３０の実施例を示して
いる。内部を密閉された円筒状の胴３］内には管長手方
向に沿うように蓄熱材付伝熱管３２が多数設けられてい
る。この蓄熱材付伝熱管３２の両端近くには入口および
出口ヘッダ−３３，３４が設けられ、これらの入口およ
び出口ヘッダ−３３，３４は蓄熱材付伝熱管３２とそれ
ぞれ連絡させている。また、胴３１の外側から入口およ
び出［］・＼ツジッダ−，３４の一端に臨ませた作動流
体人口３５および作動流体出口３６がそれぞれもうけら
れている。なお、符号３７は断熱材を示している。
いる。内部を密閉された円筒状の胴３］内には管長手方
向に沿うように蓄熱材付伝熱管３２が多数設けられてい
る。この蓄熱材付伝熱管３２の両端近くには入口および
出口ヘッダ−３３，３４が設けられ、これらの入口およ
び出口ヘッダ−３３，３４は蓄熱材付伝熱管３２とそれ
ぞれ連絡させている。また、胴３１の外側から入口およ
び出［］・＼ツジッダ−，３４の一端に臨ませた作動流
体人口３５および作動流体出口３６がそれぞれもうけら
れている。なお、符号３７は断熱材を示している。
次に、上記構成によるところの作用を説明する５、日射
時、つまり、受蓄熱器１が太陽光に面している間は、蓄
熱器１内に設けられた蓄熱材付伝熱管１４に開口部１５
から太陽光が投射され、内部を流れる作動流体の温度が
上昇する。この作動流体は潜熱形蓄熱装置３０に導かれ
５、作動流体人口３５を通って入口ヘッダ−３３に流入
し、さらに蓄熱材付伝熱管３２内を流動して出口ヘッダ
−３４に達する。この間に作動流体の保有する熱エネル
ギーの一部は蓄熱材付伝熱管３２内の蓄熱材に伝えられ
、蓄熱材を固相から液相へと変化させ、潜熱として蓄え
られる。この後、作動流体は出口ヘッダ−３４から作動
流体出口３６を経てタービン３に導かれる。
時、つまり、受蓄熱器１が太陽光に面している間は、蓄
熱器１内に設けられた蓄熱材付伝熱管１４に開口部１５
から太陽光が投射され、内部を流れる作動流体の温度が
上昇する。この作動流体は潜熱形蓄熱装置３０に導かれ
５、作動流体人口３５を通って入口ヘッダ−３３に流入
し、さらに蓄熱材付伝熱管３２内を流動して出口ヘッダ
−３４に達する。この間に作動流体の保有する熱エネル
ギーの一部は蓄熱材付伝熱管３２内の蓄熱材に伝えられ
、蓄熱材を固相から液相へと変化させ、潜熱として蓄え
られる。この後、作動流体は出口ヘッダ−３４から作動
流体出口３６を経てタービン３に導かれる。
一方、日蝕時には受蓄熱器１に太陽光は入射しないので
、受蓄熱器１内にて作動流体は蓄熱材２３から放出され
る熱を吸収し、少しだけ温度上昇して受蓄熱器１を出る
。この作動流体は潜熱形蓄熱装置３０に作動流体人口３
５を通して導入され、人口ヘッダ−３３からさらに蓄熱
材付伝熱管３２内を流動し、出口ヘッダ−３４に達する
。この間に作動流体は蓄熱材付伝熱管３２内の蓄熱材か
ら放出される熱を吸収し、さらに温度が高くなる。
、受蓄熱器１内にて作動流体は蓄熱材２３から放出され
る熱を吸収し、少しだけ温度上昇して受蓄熱器１を出る
。この作動流体は潜熱形蓄熱装置３０に作動流体人口３
５を通して導入され、人口ヘッダ−３３からさらに蓄熱
材付伝熱管３２内を流動し、出口ヘッダ−３４に達する
。この間に作動流体は蓄熱材付伝熱管３２内の蓄熱材か
ら放出される熱を吸収し、さらに温度が高くなる。
・一方、蓄熱材は潜熱を放出するために液相から同相に
戻される。この後、温度上昇した作動流体は出口ヘッダ
−３４から作動流体出口３６を経てタービン３に導かれ
る。
戻される。この後、温度上昇した作動流体は出口ヘッダ
−３４から作動流体出口３６を経てタービン３に導かれ
る。
以上の日射時における潜熱形蓄熱装置３０による蓄熱お
よび日蝕時における同蓄熱装置３０による放熱作用でタ
ービン入口に導かれる作動流体の温度を平準化すること
が可能である。
よび日蝕時における同蓄熱装置３０による放熱作用でタ
ービン入口に導かれる作動流体の温度を平準化すること
が可能である。
したがって、作動流体の温度変動幅は、第３図に示され
るように、１００℃以内に収まり、タービン出力が日蝕
開始からその終了を経て、さらに日射開始直後の入熱の
少ない間まで高い水準に保持で−き、電気出力を安定に
推移させることができる。
るように、１００℃以内に収まり、タービン出力が日蝕
開始からその終了を経て、さらに日射開始直後の入熱の
少ない間まで高い水準に保持で−き、電気出力を安定に
推移させることができる。
この有効な働きを生じている熱は従来宇宙空間に棄てら
れていた熱をサイクルに取入れるもので、エネルギー回
収効率をより向上させることが可能になる。
れていた熱をサイクルに取入れるもので、エネルギー回
収効率をより向上させることが可能になる。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明においては受熱用熱交換器の
下流側経路に蓄熱装置を設けているので、タービン入口
に流れる作動流体の温度変動幅を少なくすることができ
る。したがって、本発明によれば宇宙軌道上発電プラン
トの電気出力を安定に保持できるという優れた効果を奏
する。
下流側経路に蓄熱装置を設けているので、タービン入口
に流れる作動流体の温度変動幅を少なくすることができ
る。したがって、本発明によれば宇宙軌道上発電プラン
トの電気出力を安定に保持できるという優れた効果を奏
する。
第１図は本発明による宇宙軌道上発電プラントを示す構
成図、第２図は本発明による潜熱形蓄熱装置の一実施例
を示す断面図、第３図は本発明による場合の１周期中に
おける作動流体の温度変化を示す特性図、第４図は宇宙
軌道上発電プラントの概略系統図、第５図は従来の受蓄
熱器の一例を示す斜視図、第６図は従来の受蓄熱器の要
部を示す断面図、第７図は従来の蓄熱材付伝熱管の一例
を示す断面図、第８図は従来技術による場合の１周期中
における作動流体の温度変化を示す特性図である。 １・・・・・・・・受蓄熱器 〕４．３２・・・蓄熱材付伝熱管 ２１・・・・・・・・・伝熱管 ２２・・・・・・・・・蓄熱材容器 ２３・・・・・・・・蓄熱材 ３０・・・・・・・・・潜熱形蓄熱装置３１・・−・・
・・・胴 ３３・・・・・・・・入口ヘッダ ３４・・・・・・・出口ヘッダ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第２図 第１図 第３図 乙 第７図
成図、第２図は本発明による潜熱形蓄熱装置の一実施例
を示す断面図、第３図は本発明による場合の１周期中に
おける作動流体の温度変化を示す特性図、第４図は宇宙
軌道上発電プラントの概略系統図、第５図は従来の受蓄
熱器の一例を示す斜視図、第６図は従来の受蓄熱器の要
部を示す断面図、第７図は従来の蓄熱材付伝熱管の一例
を示す断面図、第８図は従来技術による場合の１周期中
における作動流体の温度変化を示す特性図である。 １・・・・・・・・受蓄熱器 〕４．３２・・・蓄熱材付伝熱管 ２１・・・・・・・・・伝熱管 ２２・・・・・・・・・蓄熱材容器 ２３・・・・・・・・蓄熱材 ３０・・・・・・・・・潜熱形蓄熱装置３１・・−・・
・・・胴 ３３・・・・・・・・入口ヘッダ ３４・・・・・・・出口ヘッダ 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第２図 第１図 第３図 乙 第７図
Claims (1)
- 閉じた経路内に順次設けられた受蓄熱用交換器タービン
、放熱用熱交換器および圧縮機を備え、作動流体がこの
経路内を流れてそれぞれの装置内で受熱、膨張、放熱お
よび圧縮を繰り返し行なうようになっている宇宙軌道上
発電プラントにおいて、前記受熱用熱交換器の下流側経
路に蓄熱装置を設けたことを特徴とする宇宙軌道上発電
プラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17921288A JPH0230987A (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 宇宙軌道上発電プラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17921288A JPH0230987A (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 宇宙軌道上発電プラント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230987A true JPH0230987A (ja) | 1990-02-01 |
Family
ID=16061892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17921288A Pending JPH0230987A (ja) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | 宇宙軌道上発電プラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0230987A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4417656A1 (de) * | 1994-05-20 | 1995-11-23 | Steinmueller Gmbh L & C | Verfahren zur Erzeugung von Dampf aus konzentrierter Solarstrahlung und Solaranlage |
| GB2441343A (en) * | 2006-08-29 | 2008-03-05 | Christopher John Ralp Strevens | Solar heat engine comprising a turbine driving a compressor |
-
1988
- 1988-07-20 JP JP17921288A patent/JPH0230987A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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