JPH0322696Y2 - - Google Patents
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- JPH0322696Y2 JPH0322696Y2 JP1985043325U JP4332585U JPH0322696Y2 JP H0322696 Y2 JPH0322696 Y2 JP H0322696Y2 JP 1985043325 U JP1985043325 U JP 1985043325U JP 4332585 U JP4332585 U JP 4332585U JP H0322696 Y2 JPH0322696 Y2 JP H0322696Y2
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- heat
- heat pipe
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims 1
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Classifications
-
- 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
- Y02E10/44—Heat exchange systems
-
- 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)
Description
【考案の詳細な説明】
産業上の利用分野
この考案は太陽熱によつて発電を行なう装置に
関するものである。
関するものである。
従来の技術
地球に降りそそぐ太陽エネルギは無尽蔵であ
り、かつ公害の生じないクリーンなエネルギであ
るから、従来から様々な利用方法が検討されてい
る。例えば太陽光エネルギは太陽電池を介した発
電に利用することが一般的であり、これに対し太
陽熱エネルギはヘリオスタツトにより集熱して太
陽炉とし、あるいは蒸気ボイラやタービンを用い
て発電に利用し、さらには温水を得て給湯や冷暖
房等に利用する試みがなされている。これらの利
用形態のうち一般家庭や小規模施設での太陽エネ
ルギの利用は、水管を備えた集熱器（ソーラ・コ
レクター）により温水を得る形態として行なわれ
ており、最近ではその集熱器として、ヒートパイ
プを集熱管とするとともに、そのヒートパイプと
水との間で熱交換を行なわせるよう構成したもの
が用いられるようになつてきている。
り、かつ公害の生じないクリーンなエネルギであ
るから、従来から様々な利用方法が検討されてい
る。例えば太陽光エネルギは太陽電池を介した発
電に利用することが一般的であり、これに対し太
陽熱エネルギはヘリオスタツトにより集熱して太
陽炉とし、あるいは蒸気ボイラやタービンを用い
て発電に利用し、さらには温水を得て給湯や冷暖
房等に利用する試みがなされている。これらの利
用形態のうち一般家庭や小規模施設での太陽エネ
ルギの利用は、水管を備えた集熱器（ソーラ・コ
レクター）により温水を得る形態として行なわれ
ており、最近ではその集熱器として、ヒートパイ
プを集熱管とするとともに、そのヒートパイプと
水との間で熱交換を行なわせるよう構成したもの
が用いられるようになつてきている。
考案が解決しようとする問題点
しかるにヒートパイプを用いた従来の太陽熱集
熱器では、相当高温の温水を得ることができる
が、温水と併せて補助的な電力を太陽エネルギか
ら得ようとする場合には、太陽熱発電設備を別に
設けなければならず、設置スペースおよび設備コ
ストの点で大きな問題が生じる。すなわち従来で
は、太陽熱温水器と太陽熱発電設備との両方を設
置しなければならないばかりか、従来の太陽熱発
電設備は水を加熱して温水とし、さらにこれを加
熱して蒸気にしなければならないから、装置が複
雑かつ大型化し、また効率が悪く、その結果広い
設置スペースを要し、かつ全体としての設備コス
トが高くならざるを得なかつた。
熱器では、相当高温の温水を得ることができる
が、温水と併せて補助的な電力を太陽エネルギか
ら得ようとする場合には、太陽熱発電設備を別に
設けなければならず、設置スペースおよび設備コ
ストの点で大きな問題が生じる。すなわち従来で
は、太陽熱温水器と太陽熱発電設備との両方を設
置しなければならないばかりか、従来の太陽熱発
電設備は水を加熱して温水とし、さらにこれを加
熱して蒸気にしなければならないから、装置が複
雑かつ大型化し、また効率が悪く、その結果広い
設置スペースを要し、かつ全体としての設備コス
トが高くならざるを得なかつた。
この考案は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、太陽熱により効率良く発電でき、しかも同時
に温水を得ることのできる太陽熱発電装置を提供
することを目的とするものである。
で、太陽熱により効率良く発電でき、しかも同時
に温水を得ることのできる太陽熱発電装置を提供
することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段
この考案は、上記の目的を達成するために、太
陽熱を受けるヒートパイプの内部に軸流タービン
を、その軸心をヒートパイプの軸線に沿わせて設
けるとともに、その軸流タービンを発電機に連結
し、ヒートパイプの内部に生じた作動流体蒸気に
よつてタービンを回転駆動することにより発電を
行なうよう構成したことを特徴とするものであ
る。
陽熱を受けるヒートパイプの内部に軸流タービン
を、その軸心をヒートパイプの軸線に沿わせて設
けるとともに、その軸流タービンを発電機に連結
し、ヒートパイプの内部に生じた作動流体蒸気に
よつてタービンを回転駆動することにより発電を
行なうよう構成したことを特徴とするものであ
る。
すなわち熱エネルギから電気エネルギを得る場
合、熱エネルギを一旦機械エネルギに置き換えて
発電機を駆動することにより、電気エネルギを得
るのが一般的な手段であり、具体的には、例えば
火力発電に見られるように熱によつて蒸気を造
り、これを膨張させてタービンを駆動し、その場
合タービンの背圧を下げるために蒸気を凝縮液化
させる。このような蒸気サイクルでは、水が圧縮
−蒸発−膨張−凝縮を繰り返すことは周知の通り
である。他方、太陽熱集熱器にも採用されるヒー
トパイプは、外部から入熱によつて蒸発部で生じ
た作動流体蒸気が、圧力の低い凝縮部に流れた
後、水等の外部の熱媒体に熱を与えて凝縮液化
し、その液相の作動流体が重力もしくはウイツク
における毛細管圧力によつて蒸発部へ還流し、そ
の結果作動流体の相変化（状態変化）に伴う潜熱
として熱輸送を行なう。したがつてヒートパイプ
内の作動流体も前述した蒸気サイクルでの水と同
様に蒸発・凝縮を行なつて循環するから、作動流
体の蒸気流によつてタービンを駆動できると考え
られ、この考案はこのような知見に基づいてなさ
れたのである。
合、熱エネルギを一旦機械エネルギに置き換えて
発電機を駆動することにより、電気エネルギを得
るのが一般的な手段であり、具体的には、例えば
火力発電に見られるように熱によつて蒸気を造
り、これを膨張させてタービンを駆動し、その場
合タービンの背圧を下げるために蒸気を凝縮液化
させる。このような蒸気サイクルでは、水が圧縮
−蒸発−膨張−凝縮を繰り返すことは周知の通り
である。他方、太陽熱集熱器にも採用されるヒー
トパイプは、外部から入熱によつて蒸発部で生じ
た作動流体蒸気が、圧力の低い凝縮部に流れた
後、水等の外部の熱媒体に熱を与えて凝縮液化
し、その液相の作動流体が重力もしくはウイツク
における毛細管圧力によつて蒸発部へ還流し、そ
の結果作動流体の相変化（状態変化）に伴う潜熱
として熱輸送を行なう。したがつてヒートパイプ
内の作動流体も前述した蒸気サイクルでの水と同
様に蒸発・凝縮を行なつて循環するから、作動流
体の蒸気流によつてタービンを駆動できると考え
られ、この考案はこのような知見に基づいてなさ
れたのである。
しかしてこの考案の特徴を更に詳細に述べれ
ば、この考案の装置は、一端部側を太陽熱集熱部
に配置しかつ他端部側を低温の受熱媒体流通部に
配置したヒートパイプの内部に、軸流タービンを
その軸心がヒートパイプの軸線に沿うように配置
し、その軸流タービンを発電機に連結したことを
特徴とするものである。
ば、この考案の装置は、一端部側を太陽熱集熱部
に配置しかつ他端部側を低温の受熱媒体流通部に
配置したヒートパイプの内部に、軸流タービンを
その軸心がヒートパイプの軸線に沿うように配置
し、その軸流タービンを発電機に連結したことを
特徴とするものである。
作 用
この考案の装置では、太陽熱集熱部に照射した
太陽光線のうちの熱線によつてヒートパイプの一
端部側が加熱され、その結果、作動流体が蒸発
し、その蒸気は、受熱媒体流通部で冷やされて圧
力の低くなつている他端部側へ流れる。作動流体
蒸気がこのように流動する場合、その流路途中に
軸流タービンがその軸心をヒートパイプの軸線に
沿わせて配置されており、しかもその軸流タービ
ンの後側（下流側）では作動流体が凝縮液化して
軸流タービンの背圧を低圧にしているから、作動
流体蒸気は軸流タービンの部分で断熱膨張し、こ
れを回転駆動させる。その結果、軸流タービンに
連結してある発電機が回つて発電を行なう。他
方、軸流タービンの部分を通過した作動流体は、
受熱媒体流通部に位置する他端部側で放熱し、凝
縮液化する。それに伴い受熱媒体の温度が上昇
し、水を受熱媒体とすることにより温水を得るこ
とができ、その温水は、給湯や冷暖房などに利用
することができる。そして凝縮液化した作動流体
は、重力あるいはウイツクでの毛細管圧力によつ
てヒートパイプの一端部側に還流する。
太陽光線のうちの熱線によつてヒートパイプの一
端部側が加熱され、その結果、作動流体が蒸発
し、その蒸気は、受熱媒体流通部で冷やされて圧
力の低くなつている他端部側へ流れる。作動流体
蒸気がこのように流動する場合、その流路途中に
軸流タービンがその軸心をヒートパイプの軸線に
沿わせて配置されており、しかもその軸流タービ
ンの後側（下流側）では作動流体が凝縮液化して
軸流タービンの背圧を低圧にしているから、作動
流体蒸気は軸流タービンの部分で断熱膨張し、こ
れを回転駆動させる。その結果、軸流タービンに
連結してある発電機が回つて発電を行なう。他
方、軸流タービンの部分を通過した作動流体は、
受熱媒体流通部に位置する他端部側で放熱し、凝
縮液化する。それに伴い受熱媒体の温度が上昇
し、水を受熱媒体とすることにより温水を得るこ
とができ、その温水は、給湯や冷暖房などに利用
することができる。そして凝縮液化した作動流体
は、重力あるいはウイツクでの毛細管圧力によつ
てヒートパイプの一端部側に還流する。
実施例
つぎにこの考案の実施例を添付の図面を参照し
て説明する。
て説明する。
第１図はこの考案の一実施例を示す概略的な斜
視図であり、ここに示す太陽熱発電装置は屋上や
屋根等に太陽光線に対し垂直となるよう傾斜設置
する構成であり、太陽熱集熱部１が矩形の箱状に
構成されるとともに、その上端側に、受熱媒体と
しての水２を流す受熱媒体流通部３がほぼ水平に
設けられており、さらに一端部側を太陽熱集熱部
１内に露出させ、かつ他端部側を受熱媒体流通部
３内に水密性を保持して挿入した複数本のヒート
パイプ４が設けられている。すなわち、前記太陽
熱集熱部１は、空気の対流による熱損失を防ぐた
めに、上面側をカバーガラス５によつて密閉した
構成とされるとともに、そのカバーガラス５の裏
面には、透過した太陽光のうち下側からの熱放射
（２〜20μmの赤外線）を反射する選択透過膜６が
形成されている。またヒートパイプ４のうち太陽
熱集熱部１内に露出している一端部側の外表面に
は、実用する温度の赤外線（２〜20μm）を良好
に吸収し、かつその波長での放射が少ない材料か
らなる選択吸収面が形成されている。なお、箱状
である太陽熱集熱部１の底面は、ヒートパイプ４
に向けて太陽光を反射する反射面とすることが好
ましい。
視図であり、ここに示す太陽熱発電装置は屋上や
屋根等に太陽光線に対し垂直となるよう傾斜設置
する構成であり、太陽熱集熱部１が矩形の箱状に
構成されるとともに、その上端側に、受熱媒体と
しての水２を流す受熱媒体流通部３がほぼ水平に
設けられており、さらに一端部側を太陽熱集熱部
１内に露出させ、かつ他端部側を受熱媒体流通部
３内に水密性を保持して挿入した複数本のヒート
パイプ４が設けられている。すなわち、前記太陽
熱集熱部１は、空気の対流による熱損失を防ぐた
めに、上面側をカバーガラス５によつて密閉した
構成とされるとともに、そのカバーガラス５の裏
面には、透過した太陽光のうち下側からの熱放射
（２〜20μmの赤外線）を反射する選択透過膜６が
形成されている。またヒートパイプ４のうち太陽
熱集熱部１内に露出している一端部側の外表面に
は、実用する温度の赤外線（２〜20μm）を良好
に吸収し、かつその波長での放射が少ない材料か
らなる選択吸収面が形成されている。なお、箱状
である太陽熱集熱部１の底面は、ヒートパイプ４
に向けて太陽光を反射する反射面とすることが好
ましい。
他方、ヒートパイプ４は従来から知られている
ように、銅やアルミニウムなどの金属製密閉管７
の内部に、空気などの非凝縮性気体を真空排気し
た後に水やフロンなどの凝縮性流体を作動流体８
として封入し、かつ密閉管７の内周面には金属網
や極細線あるいは細溝などからなるウイツク９を
設けた構成であり、第２図に示すようにその内部
のうち前記太陽熱集熱部１に位置する部分と受熱
媒体流通部３に位置する部分との間に、軸流ター
ビン１０がその軸心をヒートパイプ４の軸線方向
に沿わせて配置されている。軸流タービン１０の
回転軸１１は、ヒートパイプ４の前記受熱媒体流
通部３側の端部に設けた軸受・シール部１２によ
つて回転自在に支持されるとともに、そこからヒ
ートパイプ４の外部に突出し、その突出端に発電
機１３が連結されている。
ように、銅やアルミニウムなどの金属製密閉管７
の内部に、空気などの非凝縮性気体を真空排気し
た後に水やフロンなどの凝縮性流体を作動流体８
として封入し、かつ密閉管７の内周面には金属網
や極細線あるいは細溝などからなるウイツク９を
設けた構成であり、第２図に示すようにその内部
のうち前記太陽熱集熱部１に位置する部分と受熱
媒体流通部３に位置する部分との間に、軸流ター
ビン１０がその軸心をヒートパイプ４の軸線方向
に沿わせて配置されている。軸流タービン１０の
回転軸１１は、ヒートパイプ４の前記受熱媒体流
通部３側の端部に設けた軸受・シール部１２によ
つて回転自在に支持されるとともに、そこからヒ
ートパイプ４の外部に突出し、その突出端に発電
機１３が連結されている。
したがつて上記の装置では、太陽光が照射する
ことにより、その熱線を受けてヒートパイプ４が
加熱され、内部の作動流体８が蒸発気化する。こ
れに対し受熱媒体流通部３に温度の低い水２を流
しておくことにより、ヒートパイプ４の端部が冷
却されてその内部の圧力が低くなつている。その
結果、作動流体蒸気が第２図の矢印方向へ高速で
流れるとともに、軸流タービン１０の部分で断熱
膨張して軸流タービン１０を回転させ、それに伴
つて発電機１３が駆動されて発電を行なう。こう
して断熱膨張した作動流体は、ヒートパイプ４の
他方の端部において受熱媒体流通部３内の水２に
熱を与えて凝縮液化し、その結果、受熱媒体流通
部３に供給した水２を温水として取出すことがで
きる。またその温水は、給湯や冷暖房のための設
備に供給される。そして液化した作動流体は、重
力およびウイツク９によつて生じる毛細管圧力に
よりヒートパイプ４の太陽熱集熱部１側の端部に
還流する。
ことにより、その熱線を受けてヒートパイプ４が
加熱され、内部の作動流体８が蒸発気化する。こ
れに対し受熱媒体流通部３に温度の低い水２を流
しておくことにより、ヒートパイプ４の端部が冷
却されてその内部の圧力が低くなつている。その
結果、作動流体蒸気が第２図の矢印方向へ高速で
流れるとともに、軸流タービン１０の部分で断熱
膨張して軸流タービン１０を回転させ、それに伴
つて発電機１３が駆動されて発電を行なう。こう
して断熱膨張した作動流体は、ヒートパイプ４の
他方の端部において受熱媒体流通部３内の水２に
熱を与えて凝縮液化し、その結果、受熱媒体流通
部３に供給した水２を温水として取出すことがで
きる。またその温水は、給湯や冷暖房のための設
備に供給される。そして液化した作動流体は、重
力およびウイツク９によつて生じる毛細管圧力に
よりヒートパイプ４の太陽熱集熱部１側の端部に
還流する。
考案の効果
以上の説明から明らかなようにこの考案の装置
によれば、太陽熱集熱部で集めた熱を受熱媒体流
通部内の水等の受熱媒体に与えるヒートパイプの
内部に軸流タービンを設け、太陽熱による作動流
体蒸気流により軸流タービンを直接回転させて発
電機を駆動し、発電を行なう構成であるから、集
熱と発電との間に熱交換が介在しないために効率
良く発電を行なうことができるうえに、全体構成
を小型化することができ、さらに受熱媒体を水と
することにより、発電と同時に温水を得ることが
できるなど実用上優れた効果を得ることができ
る。
によれば、太陽熱集熱部で集めた熱を受熱媒体流
通部内の水等の受熱媒体に与えるヒートパイプの
内部に軸流タービンを設け、太陽熱による作動流
体蒸気流により軸流タービンを直接回転させて発
電機を駆動し、発電を行なう構成であるから、集
熱と発電との間に熱交換が介在しないために効率
良く発電を行なうことができるうえに、全体構成
を小型化することができ、さらに受熱媒体を水と
することにより、発電と同時に温水を得ることが
できるなど実用上優れた効果を得ることができ
る。
第１図はこの考案の一実施例を示す一部破断し
た略解斜視図、第２図はそのヒートパイプの一本
を示す略解断面図である。 １……太陽熱集熱部、２……水、３……受熱媒
体流通部、４……ヒートパイプ、１０……軸流タ
ービン、１３……発電機。
た略解斜視図、第２図はそのヒートパイプの一本
を示す略解断面図である。 １……太陽熱集熱部、２……水、３……受熱媒
体流通部、４……ヒートパイプ、１０……軸流タ
ービン、１３……発電機。
Claims (1)
- 作動流体を封入したヒートパイプの一端部側が
太陽熱集熱部に配置されるとともに、そのヒート
パイプの他端部側が低温の受熱媒体流通部に配置
され、かつ前記ヒートパイプの内部のうち前記太
陽熱集熱部に位置する部分と受熱媒体流通部に位
置する部分との間に、軸流タービンがその軸心を
ヒートパイプの軸線に沿わせて設けられるととも
に、その軸流タービンが発電機に連結されている
ことを特徴とするヒートパイプ式太陽熱発電装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985043325U JPH0322696Y2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 | |
| AU52457/86A AU571769B2 (en) | 1985-03-26 | 1986-01-17 | Heat pipe with inbuilt turbine |
| CA000499984A CA1283549C (en) | 1985-03-26 | 1986-01-21 | Heat pipe having a turbine built therein and apparatus using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985043325U JPH0322696Y2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61159760U JPS61159760U (ja) | 1986-10-03 |
| JPH0322696Y2 true JPH0322696Y2 (ja) | 1991-05-17 |
Family
ID=30554887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985043325U Expired JPH0322696Y2 (ja) | 1985-03-26 | 1985-03-26 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0322696Y2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5968570B1 (ja) * | 2016-05-03 | 2016-08-10 | 喜平 伊藤 | 太陽光発電装置 |
-
1985
- 1985-03-26 JP JP1985043325U patent/JPH0322696Y2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5968570B1 (ja) * | 2016-05-03 | 2016-08-10 | 喜平 伊藤 | 太陽光発電装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61159760U (ja) | 1986-10-03 |
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