KR101056856B1 - 과열 수증기 생성장치, 발전선 및 접속 로봇 - Google Patents

Abstract

태양열 기원의 에너지 및 해양수 기원의 에너지를 이용하여 제올라이트에 물의 흡착·탈착을 행하는 것에 의해, 전기 에너지 등으로 변환 가능한 과열 수증기를 생성하는 과열 수증기 생성장치를 제공한다. 제올라이트를 이용하여 과열 수증기를 생성하는 과열 수증기 생성장치에 있어서, 제올라이트에 미스트 상태의 수분을 흡착시켜 제올라이트를 발열시키는 수분 공급 장치와, 물분자를 탈착시켜 제올라이트를 가열하는 탈착 가열 장치를 가지는 제올라이트식 보일러 시스템과, 내부에 저장한 순수와 해수 및 지표수중의 적어도 한쪽과의 사이에서 열교환이 가능하고, 또한 열교환된 순수를 수분 공급 장치에 공급하는 저온 순수 탱크와, 수분 공급 장치에 공급된 순수를 미스트 상태의 수분으로서 생성하는 무화 장치를 구비한다.

Description

과열 수증기 생성장치, 발전선 및 접속 로봇{Superheated Steam Generator, Power Generation Ship, and Connecting Robot}

본 발명은, 해수나 태양으로부터 얻은 열에너지 등의 자연 에너지를, 전기 에너지 등의 다른 에너지로 변환할 때에 필요한 전달 효율이 뛰어난 과열 수증기를, 적은 환경 부하로 생성하는 것이 가능한, 과열 수증기 생성장치를 제공하는 것이다.

구체적으로는, 상기의 자연 에너지를 이용하여, 제올라이트에 대한 물의 흡착·탈착을 가역적으로 행하는 것에 의해서 과열 수증기를 생성하는, 제올라이트식의 과열 수증기 생성장치에 관한 것이다.

종래에는, 열에너지를 전기 에너지 등의 다른 에너지로 변환할 때에 필요한 전달 효율이 뛰어난 매체로서 과열 수증기가 있었다.

상기의 과열 수증기를 생성하기 위해서는, 예를 들면, 이하의 반응식(18)로 나타나는 가역 반응을 이용하여, 반응기 및 증발·응축기의 내부로부터, 일정 온도의 온·냉열을 외부로 뽑아내는 장치나 방법을 고려할 수 있지만, 실제로는 곤란하였다.

CaO+H₂O ⇔ Ca(OH)₂+Q[kcal] …(18)

이러한 문제에 대하여, 특허문헌 1에는, 반응기 및 증발·응축기의 각각에 열교환기를 마련하고, 온열과 냉열을 연속하여 뽑아낼 수 있도록 형성한, 케미컬 히트 펌프(CaO/Ca(OH)₂계 케미컬 펌프)가 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 과열 수증기를 생성하기 위한 장치로서, 화학반응 열 펌프에 사용하는 가역 반응계, 즉, 2-프로판올/아세톤/수소 반응계를 이용하여, 반응물의 재공급을 필요로 하지 않고 반영구적으로 사용이 가능한, 화학반응 열 펌프 장치가 개시되어 있다.

상기의 화학반응 열 펌프 장치는, 구체적으로, 이하의 관계식(19)에서, 반응 촉매로 제올라이트를 이용하고 있다.

C₃H₇OH(2-프로판올)+Q_l[kcal]「80-100[℃]」(폐열)=C₃H₆O(아세톤)+H₂(수소)+Q₂[kcal]「120-300[℃]」…(19)

또한, 특허문헌 3에는, 과열 수증기를 생성하기 위한 장치로서, 심야 전력 등의 잉여 에너지를 유효 이용하여, 생석회와 소석회 등을 이용하여, 보급·축적된 에너지를 필요한 시기에 뽑아내는 것이 가능한, 케미컬 히트 펌프 드라이어가 개시되어 있다.

상기의 케미컬 히트 펌프 드라이어는, 고온측 반응기와, 케미컬 히트 펌프와, 드라이어와, 열교환기와, 열공급기를 구비하고 있다.

고온측 반응기는, 내부에 화학반응 물질(CaO)을 보유하고 있다. 또한, 케미컬 히트 펌프는, 고온측 반응기의 화학반응 물질과 반응하는 가스를 공급·수급하기 위한, 저온측 반응기를 가지고 있다.

드라이어는, 상기의 고온측 반응기 및 저온측 반응기에 대하여, 공기 순환 유로를 통하여 접속되어 있다. 또한, 열교환기는, 고온측 반응기내의 공기 순환 유로에 마련되어 있으며, 화학반응 물질과 반응 가스의 화학반응열에 의해, 순환 공기를 가열한다. 그리고, 열공급기는, 고온측 반응기내에 마련되어 있다.

이러한 구성에 의해서, 상기의 케미컬 히트 펌프 드라이어는, 외부로부터 공급되는 심야 전력이나 고온 가스 등의 에너지를, 화학반응 물질의 생성에 필요한 열량으로서 보급·축적해 둔다.

그리고, 상기의 화학반응 물질에 축적된 에너지를, 필요한 시기에 뽑아내는 것이 가능하기 때문에, 공급되는 전력 변동이 큰 경우에도, 안정적인 조건하에서, 피처리물을 균일하게 건조하는 것이 가능하고, 안전하고 환경 부하가 적은 시스템을 제공하는 것이 가능하다.

또한, 특허문헌 4에는, 과열 수증기를 생성하기 위한 장치로서, 선체 바지와 태양광 솔러 셀을 연결한 계류(係留) 부재를 구비한, 잠수 부상형 태양광 발전장치가 개시되어 있다.

여기서, 선체 바지는, 공기 공급실을 가지며 자유로이 잠수 및 부상하도록 형성되어 있으며, 태양광 솔러 셀은, 선체 바지에 구비되어 있다. 또한, 계류 부재는, 해저의 기체에 자유로이 상하동하도록, 또한 자유로이 부상하도록 연결되어 있다.

한편, 비특허문헌 1에는, 태양열 발전에 대하여, 반사경으로 태양광을 집광 하여 고온을 얻는 방법이 기재되어 있다.

또한, 비특허문헌 1에는, 마찬가지의 태양열 발전 방법으로서, 일본에 선샤인 계획안이 있었지만, 일조 조건 등이 불리하여 실용에 이르지 못했던 것이나, 미국에서는 상업 플랜트가 실용화되어 있는 것 등이 기재되어 있다.

또한, 비특허문헌 1에는, 평면경 형상의 헬리오스탯(heliostat)을 이용한 Solar Two(미국, California, 10[MW])의 성공에 의해, 타워형의 태양열 발전을 이용한 발전이 기대되고 있는 취지가 기재되어 있다.

미국 및 일본의 실시예에서는, 다수의 거울로 집광한 태양광에 의해, 지상 수십 미터의 타워 상부에 설치한 용융로에서 열매체의 용융염을 융해하고, 거기에 주입하는 고압수로, 고온 증기를 발생시키는 방법이 채택되고 있었다.

이러한 방법은, 용융염의 융해 온도가 거의 정해져 있기 때문에, 고온 고압의 수증기를 얻기 쉬운 이점을 가지고 있다.

비특허문헌 2에는, 일본의 가가와현 미토요시 니오쵸에 설치된 타워 집광 방식의 태양열 발전에 관한, 시험 연구의 내용이 기재되어 있다.

상기의 시험 연구에서는, 300[℃], 12기압(1.2[MP])의 증기를 이용하여, 터빈 배압 700[mHg](0.092[Mp]), 터빈축 회전수 7870[rpm]의 조건하에서, 2[MW]의 발전 출력을 얻는 것이 가능하다.

특허문헌 1:일본 공개특허공보 평성10-89799호 특허문헌 2:일본 공개특허공보 평성9-103670호 특허문헌 3:일본 공개특허공보 2001-263952호 특허문헌 4:일본 공개실용신안공보 소화 62-36898호(제1-2페이지, 제1도)

비특허문헌 1:아이우치 고스케 저「태양집광시스템 개발 -센서 제어식 헬리오스탯의 시험 운전-」(재) 에너지 종합 공학 연구소 발행, 계보 에너지 종합 공학, Vol.26, No.2(2003.7),p.70 비특허문헌 2:「선샤인 계획 성과 보고 개요집」, 1984년, 공업기술원, p.1-p.106

그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 CaO/Ca(OH)₂계 케미컬 펌프는, 전열효율이 높은 과열 수증기를 출력하는 것이 곤란하다.

또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 화학반응 열 펌프는, 화학식 우변의 발열 반응에서, 열에너지(예를 들면, 0[℃], 16기압의 고압 증기 900[l/Hr])를, 외부로 뽑아내고 있다. 즉, 특허문헌 2에 개시되어 있는 화학반응 열 펌프는, 반영구적으로 사용 가능한 펌프는 아니다.

또한, 특허문헌 3에 개시되어 있는 케미컬 히트 펌프 드라이어는, 특허문헌 1에 개시되어 있는 CaO/Ca(OH)₂계 케미컬 펌프와 마찬가지로, 전열효율이 높은 과열 수증기를 출력하는 것이 곤란하다.

또한, 특허문헌 4에 개시되어 있는 잠수 부상형 태양광 발전장치는, 선체 바지가 해저의 기체에 계류되고 있는 동시에, 배 위에 태양광 솔러 셀을 구비하고 있다. 이로 인해, 발전 실행시에, 선체를 해저에 계류하는 것이 불가능하다.

또한, 비특허문헌 1에 기재된 태양열 발전 방법에서는, 황산나트륨이나 황산칼륨 등의 화학적 활성인 물질을 대량으로 사용한다. 이 때문에, 환경 부하의 관점에서 바람직하지 않다.

또한, 비특허문헌 2에 기재되어 있는 시험 연구에서는, 일조 시간 제한에 의한 간헐 운전을 타파하기 위해서 필요한, 연속 발전을 위한 에너지 축적 사상은 고려되지 않고, 일조 조건이 안정된 지역이 아니면, 적용은 곤란하다. 이것은, 비특허문헌 2에 기재되어 있는 시험 연구의 결과, 거듭 검토를 행하기 위해서, 소형의 종합 시험 장치를 이용하여, 상세한 요소 기기의 작동 데이터를 축적한 결과, 확인되고 있다.

즉, 공업기술원 방식 및 미국 에너지국 방식(상술한 「Solar Two」)은, 용융염을 이용하여 고압 고온 증기를 발생시키고 있지만, 이들 방식은, 간편하게 고온 고압 증기를 얻을 수 있는 반면, 에너지의 장기간 축적이 곤란하다. 이것은, 극히 활성인 산성 물질을 고온 상태에서 대량으로 유지해야 하기 때문이며, 그 온도 유지에 전력 등을 사용하면, 전체적인 에너지 효율 저하는 피할 수 없다. 따라서, 상기와 같이 용융염을 이용하는 방식은, 사막 지대 등, 일조 조건이 안정되어 있는 지역 이외에서의 적용은 곤란하다.

본 발명은, 상기와 같은 문제점에 주목하여 이루어진 것으로, 환경 부하가 적고, 또한, 일조 조건 등의 제한을 받지 않으며, 과열 수증기를 생성하는 것이 가능한, 과열 수증기 생성장치, 발전선 및 원격 조작 아암을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명 중에서, 청구항 1에 기재된 발명은, 제올라이트를 이용하여 과열 수증기를 생성하는 과열 수증기 생성장치로서,

상기 제올라이트에 미스트 상태의 수분을 흡착시켜 제올라이트를 발열시키는 수분 공급 장치와,

상기 제올라이트에 흡착시킨 물분자를 탈착시켜 제올라이트를 가열하는 탈착 가열 장치를 가지며 과열 수증기를 생성하는 제올라이트식 보일러 시스템과,

내부에 저장한 순수와 해수 및 지표수중의 적어도 하나와의 사이에서 열교환이 가능하고, 또한 상기 열교환된 순수를 상기 수분 공급 장치에 공급하는 저온 순수 탱크와,

상기 수분 공급 장치에 공급된 순수를 상기 미스트 상태의 수분으로서 생성하는 무화(霧化)장치를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

한편, 「지표수」란, 육지의 표면에 존재하는 물이며, 하천이나 연못, 호수 등에 존재하는 물이나, 예를 들면, 정수장 등의 인공적인 저수 시설에 저류되어 있는 물 등을 포함한다.

다음에, 본 발명 중에서, 청구항 2에 기재된 발명은, 청구항 1에 기재한 발명으로서, 상기 무화장치는, 상기 미스트 상태의 수분을 생성할 때의 기화 잠열에 의해서, 상기 저온 순수 탱크로부터 상기 수분 공급 장치에 공급되는 순수의 온도를, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물의 온도보다도 저온으로 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 본 발명 중에서, 청구항 3에 기재된 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 발명으로서, 상기 제올라이트식 보일러 시스템이 생성한 과열 수증기를 압축하여, 상기 제올라이트식 보일러 시스템이 생성한 과열 수증기보다 고온이고 고압인 고온 고압 과열 수증기를 생성하는 비(非)단열 압축 펌프와,

상기 비단열 압축 펌프가 생성한 고온 고압 과열 수증기를 저장하여, 이 저장한 고온 고압 과열 수증기를 증기 터빈식 발전기에 출력하는 고온 고압 과열 수증기 탱크를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 본 발명 중에서, 청구항 4에 기재된 발명은, 청구항 1에서 3중의 어느 한 항에 기재한 발명으로서, 상기 고온 고압 과열 수증기 탱크는, 상기 고온 고압 과열 수증기를 저장하는 고온 고압 과열 수증기 저장고와, 상기 고온 고압 과열 수증기 저장고로부터 누설된 열에너지를 회수하는 순환수층을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 본 발명 중에서, 청구항 5에 기재된 발명은, 청구항 1에서 4중의 어느 한 항에 기재된 발명으로서, 태양열 기원(起源)의 에너지에 의해서 가열된 고온수를 저장하는 고온수 저장고와,

상기 고온수 저장고의 주위에 마련한 태양열 축열용 보온 탱크를 가지며,

상기 태양열 축열용 보온 탱크는, 상기 고온수 저장고로부터 누설된 열에너지를 회수하는 중온도수층을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 본 발명 중에서, 청구항 6에 기재된 발명은, 청구항 1에서 5중의 어느 한 항에 기재한 발명으로서, 상기 제올라이트식 보일러 시스템은, 복수의 노체를 구비하고,

상기 복수의 노체의 일부는, 복수의 노체를 배관으로 연결한 제1 노체열을 형성하고,

상기 복수의 노체중의 상기 제1 노체열을 형성하고 있지 않은 노체는, 복수의 노체를 배관으로 연결한 제2 노체열을 형성하고,

상기 제1 노체열과 상기 제2 노체열을, 상기 수분 공급 장치에 의해서 제올라이트가 수분을 흡착하는 흡착 노체열과, 상기 탈착 가열 장치에 의해서 제올라이트의 수분이 탈착되는 탈착 노체열로 교대로 전환하는 반응 전환 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 본 발명 중에서, 청구항 7에 기재된 발명은, 청구항 1에서 6중의 어느 한 항에 기재된 과열 수증기 생성장치를 탑재하고, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물 위에 배치되는 발전선으로서,

상기 탈착 가열 장치에 상기 태양열 기원의 에너지를 받아들이면서, 또한 상기 저온 순수 탱크에 해양수 기원의 에너지를 받아들이면서, 상기 과열 수증기를 생성하는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 본 발명 중에서, 청구항 8에 기재된 발명은, 청구항 7에 기재된 발명으로서, 상기 저온 순수 탱크는, 상기 발전선의 선체 외부 중에서, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 수면 아래가 되는 위치에 부착되어, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물에 접촉하는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 본 발명 중에서, 청구항 9에 기재된 발명은, 청구항 7 또는 8에 기재된 발전선과, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물의 바닥에 부설되어 있는 수중 부설 전력 케이블을 접속하는 접속 로봇으로서,

상기 접속 로봇은, 상기 수중 부설 전력 케이블의 단자에 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물속에 배치한 수중 전력 케이블을 접속하는 원격 조작 아암을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 의하면, 순수를 작동 물질로서 사용하고, 또한, 제올라이트를 활성화 매체로서 사용하며, 순수를 제올라이트에 가역적으로 흡착·탈착시켜, 과열 수증기를 생성한다. 이 때, 흡착시에 제올라이트에 부여하는 순수를 미스트 상태의 수분으로 하고, 이 미스트 상태의 수분에, 해수 등으로부터 얻은 해수 기원의 에너지 등, 수기원의 에너지를 받아들인다. 한편, 탈착시에는, 태양열 기원의 에너지를 이용 가능하게 한다. 한편, 수기원의 에너지로서는, 해수로부터 얻은 에너지에 한정되는 것은 아니고, 하천이나 호수의 물이라도 좋다.

특히, 해수 기원의 에너지를 받아들일 때는, 과열 수증기 생성장치 내의 수분 공급 장치에 의해, 순수를 미스트 상태의 수분으로 할 때에 발생하는 기화 잠열에 의해서, 순수의 온도를 해수보다 저온으로 한다. 이 결과, 과열 수증기 생성장치 내의 순수에, 해수로부터 에너지가 흘러들어가도록 하여, 제올라이트에 부여하는 미스트 상태의 수분에, 해수 기원의 에너지를 취입한다.

이에 따라, 본 발명의 과열 수증기 생성장치가 과열 수증기로서 생성할 수 있는 정미출력(net output) 에너지(전체 시스템 출력)는, 거의, 해수 기원 에너지와 태양열 기원의 에너지의 합이 된다.

또한, 본 발명의 과열 수증기 생성장치를 탑재한 발전선에 의해서, 해상에서 과열 수증기 생성장치를 가동시켰을 경우, 생성된 과열 수증기를, 예를 들면, 증기 터빈식 발전기에 의해서 전기 에너지로 변환하고, 이 변환한 전기 에너지를, 발전선과 수중 부설 전력 케이블을 접속하는 접속 로봇에 의해, 해저의 전기적 터미널을 통하여, 전력이 필요한 원격지에 직류 송전하는 것도 가능하게 한다.

[도 1] 본 발명의 과열 수증기 생성장치를 구비한 발전 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
[도 2] 본 발명의 과열 수증기 생성장치를 탑재한 발전선의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
[도 3] 헬리오스탯의 각부를 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 3(a)는, 헬리오스탯을 일부 자른 측면도, 도 3(b)는, 헬리오스탯의 상면도이다.
[도 4] 밀폐 철팬 및 태양열 철탑의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
[도 5] 도넛형 잠수 부상체의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다
[도 6] 태양열 축적용 다층식 보온 탱크의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
[도 7] 다층식 보온 축열 탱크의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
[도 8] 전력 접속 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면으로, 도 8(a)는, 고압 송전선을 접속하기 전의 전체적인 구성을 나타낸 도면, 도 8(b)는, 고압 송전선을 접속할 때의 고압 전력단 밀폐실내의 상태를 나타낸 도면이다.
[도 9] 본 발명의 과열 수증기 생성장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다
[도 10] 제올라이트 고체 보일러의 구성을 나타낸 도면이다.
[도 11] 수분 공급 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
[도 12] 제올라이트 카트리지 내의 제올라이트의 온도와, 흡착 공정을 개시한 시점으로부터 흡착 공정을 종료한 시점까지의 1사이클 중의 경과시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.

(본 발명의 개요)

먼저, 본 발명의 구성, 동작, 효과 등을 설명하기 전에, 본 발명의 개요를 설명한다.

본 발명은, 일본의 선샤인 계획이 실용에 도달하지 못했던 것을(비특허문헌 1 참조) 고찰하여, 그 부족 에너지를 해수에서 발견한 것으로부터 발상된 것이다.

즉, 해수 기원의 에너지는 거의 무진장하지만, 해수는 저온이기 때문에, 종래에는 발전에 사용되고 있지 않았다. 또한, 물의 온도차나 조력을 사용하여 발전을 행한다고 하는 제안은 있었지만, 장소나 설비가 문제가 되어, 실현되고 있지 않았다.

한편, 물의 위치 에너지를 사용하는 수력 발전은 이미 실용화되어 있지만, 장소를 선택하는 것과, 규모에 제한이 있으므로, 모든 나라에서 적합한 것은 아니다. 또한, 화석연료를 전혀 사용하지 않는 태양열 발전 시스템은, 환경 부하가 적은 에너지 시스템이지만, 현 상황에서는, 실용화가 지연되고 있다.

실용화가 지연되고 있는 이유는, 태양열 발전 시스템의 기본은, 태양열에 의해 수증기를 발생시키고, 증기 터빈으로 발전기를 구동하여 전기 에너지를 획득하는 것인데, 지구상의 임의 지점에서는, 일조 시간이나 기후에 좌우되기 쉬운 성질이 있어, 연속된 정상적인 발전이 곤란하기 때문이다.

본 발명은, 상술한 각종의 문제를 해결하기 위해서, 이하에 나타내는 여러 항목의 신규 고안을 제안하는 것이다.

즉, 본 발명은, 적은 환경 부하에서, 태양열로부터 얻은 에너지 중에서, 잉여 에너지를 축적하여, 그 축적한 에너지를 잃지 않는 방법, 및, 광대한 육상 면적을 필요로 하지 않고, 전기 에너지를 획득하는 방법이다. 이것은, 정격 출력하는 전체 에너지량보다도, 일조 시간에 획득할 수 있는 총에너지량을 크게 설정하면, 태양열로부터 얻은 에너지의 잉여 에너지를 축적 가능한 점에 주목한 방법이다.

또한, 본 발명은, 환경 부하가 많은 매체인, 활성인 용융염을 이용하지 않고, 통상의 물을 작동 물질로서 사용하여, 제올라이트를 활성화 매체로 하여 과열 수증기를 생성한 결과, 에너지의 연속 발생에 의한 이점을 얻는 것이다.

또한, 본 발명은, 제올라이트를 이용한 가역 반응 펌프, 즉, 과열 수증기가, 분자 오더이고, 또한, 균일하며, 게다가, 열전도 외에 열복사를 이용하여, 전열효율이 높은 과열 수증기를 출력할 수 있는 히트 펌프를 구비한다.

또한, 본 발명은, 제올라이트를 발열시키기 위해서, 제올라이트에 흡착시킨 미스트 상태의 수분에, 해수 기원의 에너지를 받아들이는 것이다.

또한, 본 발명은, 발전선의 설치 장소를 다양하게 선택할 수 있기 때문에, 일조 조건으로 인한 제한을 저감하는 것이 가능하다.

(제1 실시형태)

이하, 본 발명의 제1 실시형태(이하, '본 실시형태'라 기재한다)에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

(구성)

먼저, 도 1로부터 도 12를 이용하여, 본 실시형태의 과열 수증기 생성장치와, 과열 수증기 생성장치를 탑재한 발전선의 구성을 설명한다.

도 1은, 본 발명의 과열 수증기 생성장치를 구비한 발전 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 과열 수증기 생성장치를 탑재한 발전선의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2 중에 나타낸 바와 같이, 과열 수증기 생성장치를 탑재한 발전선(GS)은, 태양열 수집장(1)을 구비하고 있다.

또한, 발전선(GS)은, 그 항해, 및, 해상·해저에의 수직 이동, 경도·위도에서의 방위 제어 등을, 도넛형 잠수 부상체(24)에 의해 행하고 있다. 한편, 도넛형 잠수 부상체(24)의 구성에 관한 설명은, 후술한다.

태양열 수집장(1)은, 발전선(GS)의 선상 구조체 골조 갑판인 갑판 구조체(1-1)와, 갑판 구조체(1-1)를 지지하는 갑판 지주(1-2)와, 발전선(GS)의 선체(1-3)를 구비하고 있다.

갑판 구조체(1-1)의 상면에는, 헬리오스탯(2)과, 밀폐 철팬(3)과, 태양열 철탑(4)이 배치되어 있다.

한편, 도면 중에서는, 갑판 구조체(1-1)의 상면에, 하나의 헬리오스탯(2)만이 배치되어 있는 상태를 나타내고 있지만, 실제로는, 다수의 헬리오스탯(2)이, 갑판 구조체(1-1)의 상면에 배치되어 있다.

이것은, 본 발명의 목적에서는, 기후에 좌우되지 않고 태양열 발전을 연속적으로 행하는 것이 포함되기 때문에, 태양 에너지를 획득하는 헬리오스탯(2)을, 다수, 발전선(GS)의 선체 상면에 배치할 필요가 있기 때문이다.

헬리오스탯(2)은, 태양광 에너지를 수광하는 적도의(equatorial telescope)식의 접이식 평면경이며, 태양(5)이 방출하는 태양광을 반사시켜, 태양열 철탑(4)상에 설치한 밀폐 철팬(3)에 집광하는 것에 의해, 밀폐 철팬(3)을 가열한다. 한편, 도 1 및 2 중에서는, 태양(5)이 방출하는 태양광을, 태양(5)으로부터 헬리오스탯(2)에 입사하는 입사광(5-1)과, 헬리오스탯(2)으로 반사하여 밀폐 철팬(3)에 조사되는 반사광(5-2)으로 나타내고 있다. 마찬가지로, 도 2중에서는, 부호 23에 의해, 해저를 나타내고 있으며, 부호 25에 의해, 해수면 및 파랑(波浪)을 나타내고 있다. 한편, 입사광(5-1)에는, 태양(5)으로부터 밀폐 철팬(3)에 직접 조사되는 입사광(5-1)도 포함한다.

이에 따라, 본 발명에서는, 과열 수증기 생성장치에 태양열 기원의 에너지를 공급하기 위해서, 다수의 헬리오스탯(2)에 의해, 태양광(5-1)을 반사(5-2)시켜, 밀폐 철팬(3)에 집광한다.

또한, 다수의 헬리오스탯(2)은, 미리, 하루의 평균 일조량으로 얻어지는 에너지량이, 전체 과정의 손실을 포함한 출력보다 커지도록, 전체 헬리오스탯(2)의 수광 면적의 합계치인, 종합 헬리오스탯 수광 면적을 설정하고 있다.

여기서, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 도 3을 이용하여, 헬리오스탯(2)의 개략적인 구성에 대하여 설명한다.

도 3은, 헬리오스탯(2)의 각부를 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 3(a)는, 헬리오스탯(2)을 일부 자른 측면도, 도 3(b)는, 헬리오스탯(2)의 상면도이다.

한편, 도 3 중에서는, 부호 2-1에 의해 위도 방향 평면경을 나타내고, 부호 2-2에 의해 천정 평면경을 나타내며, 부호 2-3에 의해 경도 방향 평면경을 나타내고, 부호 2-4에 의해 각부 접이식 표면경을 나타내고 있다. 마찬가지로, 부호 2-5에 의해 위치 모니터를 나타내고, 부호 2-6에 의해 위도 방향 제어기(내부에, 구동부와 제어회로를 내장)를 나타내며, 부호 2-7에 의해 경도 방향 제어기를 나타내고, 부호 2-8에 의해 적도의 가대를 나타내고 있다. 또한, 부호 2-9에 의해 적도의 제어기를 나타내고, 부호 2-10에 의해 헬리오스탯 승강 지주를 나타내며, 부호 2-11에 의해 헬리오스탯 기대를 나타내고, 부호 2-12에 의해 헬리오스탯 승강 축받이를 나타내고 있다. 또한, 부호 2-13에 의해 헬리오스탯 승강 제어기를 나타내고, 부호2-14에 의해 헬리오스탯 격납 RC캐비티를 나타내고, 부호 2-15에 의해 제어 전력 도입구를 나타내고, 부호 2-16에 의해 RC캐비티 덮개를 나타내고 있다.

위도 방향 평면경(2-1), 천정 평면경(2-2), 경도 방향 평면경(2-3), 각부 접이식 표면경(2-4)은, 각각, 경량으로 형성되어 있다.

또한, 위도 방향 평면경(2-1), 천정 평면경(2-2), 경도 방향 평면경(2-3), 각부 접이식 표면경(2-4)은, 각각, 강풍, 파랑을 회피하고, 강풍·파랑에 의한 파괴적 영향을 피하기 위해서, 자동적으로 작게 접혀, 헬리오스탯 격납 RC캐비티(2-14)에 수납된다.

한편, 헬리오스탯 격납 RC캐비티(2-14)는, 위도 방향 평면경(2-1), 천정 평면경(2-2), 경도 방향 평면경(2-3) 및 각부 접이식 표면경(2-4)을 수납하면 자동적으로 닫히는 RC캐비티 덮개(2-16)를 구비하고 있다.

각 부분의 조작은, 서보 모터와 조립형 컴퓨터로 행하고, 그 제어는, 발전선(GS)내의 조작실로부터, 무선 원격 조작으로 이루어진다. 또한, 태양광 추적 등의 제어는, 조립형 컴퓨터에 미리 입력된 프로그램으로 이루어진다.

다음에, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 도 4를 이용하여, 밀폐 철팬(3) 및 태양열 철탑(4)의 구성을 설명한다.

도 4는, 밀폐 철팬(3) 및 태양열 철탑(4)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 4 중에 나타낸 바와 같이, 밀폐 철팬(3)은, 개구부를 위쪽으로 향하게 한 반구형으로 형성되어 있으며, 태양열 철탑(4)상에 설치되어 있다.

또한, 밀폐 철팬(3)은, 안전밸브(3-1)와, 빗물 드레인(3-2)을 구비하고 있다.

태양열 철탑(4)은, 갑판 구조체(1-1)의 중심에 설치되어 있으며, 배관(4-1f), 배관(4-1r)(도면 중에서는, 가는 쪽을 'f', 복귀 쪽을 'r'로 나타낸다)과, 철탑 기초대(4-2)와, 양수 펌프(4-3)를 구비하고 있다.

그리고, 헬리오스탯(2)이 태양광(5)을 반사시켜 밀폐 철팬(3)에 집광하고, 밀폐 철팬(3)을 가열한 후, 이 가열한 밀폐 철팬(3)의 내부에, 양수 펌프(4-3)를 이용하여, 배관(4-1f) 및 배관(4-1r)을 통하여, 통상의 물(사용하는 물은, 예를 들면, 해수를 여과하여 얻은 연수로 한다)을 통과시킨다. 이에 따라, 밀폐 철팬(3)의 내부로 통과한 물을, 고온(예를 들면, 80∼100[℃])의 온수로서 도 1 중에 나타낸 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)에 축적한다.

이 때, 밀폐 철팬(3)의 내부에서 과대 압력이 발생한 경우는, 안전밸브(3-1)가 작동하여, 양수 펌프(4-3)를 제어한다.

이하에 도 1 및 도 2를 참조하면서, 도 5를 이용하여, 본 발명의 과열 수증기 생성장치를 탑재한 발전선(GS)이 구비한 도넛형 잠수 부상체(24)에 대하여 개략적으로 설명한다.

도 5는, 도넛형 잠수 부상체(24)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 5 중에 나타낸 바와 같이, 도넛형 잠수 부상체(24)의 선체는, 원형의 단면을 가진 둥근 고리 형상의 도넛형 선체이며, 발전선(GS)의 항해, 및, 해상·해저에의 수직 이동, 경도·위도를 이용한 방위 제어 등을 행하기 위해서, 발전선(GS)을 구동한다.

한편, 발전선(GS)의 해상·해저에의 수직 이동은, 예를 들면, 발전선(GS) 전체를 수면 아래로 퇴피시켜, 태양열 철탑(4)상에 설치되어 있는 밀폐 철팬(3)을, 강풍·파랑에 의한 파괴적 영향으로부터 보호하기 위해서 행한다.

도넛형 잠수 부상체(24)는, 격벽(24-1), 선체 제어동(棟)(24-2), 선체 구동용 모터(24-3), 프로펠러 스크류(24-4), 닻(24-5), 닻 제어장치(24-6), 해수 입출구멍(24-7)을 구비하고 있다.

격벽(24-1)은, 도넛형 잠수 부상체(24)의 내부 공간을 복수의 분할실로 구분하고 있으며, 격벽(24-1)으로 구분된 각 분할실은, 서로 해수(24-8)가 출입할 수 있도록 구성되어 있다.

선체 제어동(24-2)은, 제어 기기, 압축 공기류, 조작반 등이 수용되어 있으며, 조작원이 상주 가능한 공간을 가지고 있다.

선체 구동용 모터(24-3)는, 도넛형 잠수 부상체(24) 중에서, 임의의 6개소에 설치되어 있으며, 그 추진 방향은, 원격 조작으로 변경할 수 있다.

프로펠러 스크류(24-4)는, 가변 피치의 프로펠러 스크류이며, 수중에서는, 미속 회전에 필요한 회전 속도를 출력할 수 있고, 해상에서는, 공기력 추진에 필요한 회전 속도를 출력할 수 있다.

닻(24-5)은, 계류 고정용의 닻이며, 발전 실행중에는, 선체의 자유 미속 운행과 위치 제어를 확보하기 위해서 선상에 매달아, 해저로부터의 영향을 차단한다.

한편, 전체 선체의 운동은, GPS의 정밀도 범위에서 일정한 위도·경도로 설정되어, 수중 케이블의 연장 범위내에서 유동한다. 여기서, GPS(Global Positioning System)는, 위성을 사용한 항법 시스템이다.

닻 제어장치(24-6)는, 예를 들면, 윈치나 모터 등을 구비하고 있으며 닻(24-5)의 동작을 제어하는 장치이다.

해수 입출구멍(24-7)은, 도넛형 잠수 부상체(24)내에의 입출시에, 해수가 통과하는 구멍이다.

한편, 상술한 각 기기의 조작은, 발전선(GS)으로부터 보내지는 전력과, 각 기기가 구비한 조립 컴퓨터로 제어되어, 발전선(GS) 내부의 제어실(도시하지 않음)로부터 출력되는 정보 신호를 이용하여 행하여진다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조한 설명으로 복귀한다.

도 1 및 도 2 중에 나타낸 바와 같이, 발전선(GS)에 탑재되어 있는 과열 수증기 생성장치는, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)와, 중온 열수 탱크(7)와, 중온 열수 탱크(8)와, 다층식 보온 축열 탱크(9)와, 고온 축열 탱크(10)를 구비하고 있다. 이에 더하여 발전선(GS)에 탑재되어 있는 과열 수증기 생성장치는, 저온 순수 탱크(11)와, 역침투압 해수 순수화 장치(12)와, 초기 동력 장치(13)와, 제1 열교환기(14)와, 제2 열교환기(15)와, 제올라이트식 보일러 시스템(16)을 구비하고 있다. 또한, 발전선(GS)에 탑재되어 있는 과열 수증기 생성장치는, 수분 공급 장치(17)와, 증기 터빈(18)과, 복수기(19)와, 교류발전기(20)와, 변압기·교류직류 변환 인버터(21)와, 전력 접속 장치(22)를 구비하고 있다.

한편, 도 1중에서는, 역침투압 해수 순수화 장치(12)를 「F. Filt.」로 나타내고, 초기 동력 장치(13)를 「In. Pow.」로 나타내며, 제올라이트식 보일러 시스템(16)을 「SSB」로 나타내고, 수분 공급 장치(17)를 「WS」로 나타내고 있다. 마찬가지로, 도 1중에서는, 증기 터빈(18)을 「VTb」로 나타내고, 복수기(19)를 「Cond.」로 나타내며, 교류발전기(20)를 「DM.」으로 나타내고, 변압기·교류직류 변환 인버터(21)를 「Tr./INV.」로 나타내고 있다.

여기서, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 도 6을 이용하여, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)의 개략적인 구성에 대하여 설명한다.

도 6은, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)는, 태양열 수집장(1)에서, 태양열 기원의 에너지로 가열된 약 80∼100[℃]의 고온수를, 일시적으로 저장하는 탱크이며, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 에너지를 공급 가능하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)는, 태양열로부터 얻은 에너지 중에서, 잉여 에너지를 축적 가능하도록 형성되어 있다. 한편, 이후의 설명에서는, 약 80∼100[℃]의 고온수와 동일한 정도의 온도의 물을, 「HTW」라 기재하는 경우가 있다.

이 때문에, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)의 용량은, 예를 들면, 본 발명의 과열 수증기 생성장치를 발전선(GS)에 탑재·가동하여, 과열 수증기를 생성하는 경우에, 태양의 일조 시간 외에도, 과열 수증기를 생성하기 위한 에너지 공급을 행하는 것이 가능한 용량으로 한다. 이 용량은, 예를 들면, 미리, 평균 발전 에너지의 1주간분 정도가 축적 가능한 용량이다.

또한, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)는, 축열한 에너지의 방산을 극히 억제할 필요가 있기 때문에, 대용량인 동시에, 효율적인 열절연이 필요하게 된다. 이 때문에, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)는, 압력 용기로서 유리한, 동심 구각(球殼) 형상의 다층 구조로 형성되어 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)의 다층 구조가, 동심 구각 형상인 경우를 예로 들어 설명하지만, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)의 구조는, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 원통 형상의 다층식 등이어도 좋다.

또한, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)는, 고온수 저장고(6-1)와, 강철제 구형 물탱크(6-2)와, 내열 벽돌벽(6-3)과, 중온 축열수 탱크 내벽(6-4)과, 중온 축열수 탱크 외벽(6-6)을 구비하고 있다.

고온수 저장고(6-1)는, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)의 중심에 배치되어 있으며, 상술한 HTW를 저장한다.

강철제 구형 물탱크(6-2)는, 고온수 저장고(6-1)를 둘러싸고 있다.

내열 벽돌벽(6-3)은, 강철제 구형 물탱크(6-2)와, 중온 축열수 탱크 내벽(6-4) 사이에 마련되어 있으며, 단열층을 형성하고 있다.

또한, 내열 벽돌벽(6-3)의 바깥둘레측에서는, 중온 축열수 탱크 내벽(6-4)과 중온축열 물탱크 외벽(6-6)의 사이에서, HTW보다 저온의 중온 축열수(6-5)를 환류시키고 있다. 한편, 이후의 설명에서는, 중온 축열수(6-5) 및 중온 축열수(6-5)와 동일한 정도의 온도의 물을, 「MTW」라 기재하는 경우가 있다.

따라서, 중온 축열수 탱크 내벽(6-4)과 중온 축열수 탱크 외벽(6-6) 사이의 공간은, 중온 축열수(6-5)를 저장하는 중온 축열수 탱크를 형성하고 있다.

한편, 도 6중에서는, 부호 6-7에 의해 SSB용 고온수 송출구를 나타내고, 부호 6-8에 의해 순환 고압수 송출구를 나타내며, 부호 6-9에 의해 태양 가열수 수입구를 나타내고, 부호 6-10에 의해 태양 가열수 송출구를 나타내며, 부호 6-11에 의해 SSB 고온수 수구(受口)를 나타내고 있다. 마찬가지로, 부호 6-12에 의해 순환 고온수 수구를 나타내고, 부호 6-13에 의해 중온수 출구를 나타내며, 부호 6-14에 의해 중온수 수구를 나타내고, 부호 6-15에 의해 순환 중온수 출구를 나타내며, 부호 6-16에 의해 순환 중온수 수구를 나타내고 있다. 또한 부호 6-17에 의해 상하 2분되어 있는 중온 축열수 탱크를 결합하는 연결관을 나타내고, 부호 6-18에 의해 중온 축열수 탱크 결합용 링을 나타내고 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조한 설명으로 복귀한다.

중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)는, 구각 환상의 층상 구조이며, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6) 및 다층식 보온 축열 탱크(9)로부터 누설된 열에너지를 회수하여 형성한 온수를 저장하는 탱크이다.

구체적으로는, 도 1 중에 나타낸 바와 같이, 중온 열수 탱크(7)는, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)의 주위에 배치되어 있으며, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)로부터 누설된 열을, 저장된 온수에 흡수시켜, 전열적으로 회수·축열한다.

따라서, 중온 열수 탱크(7)는, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)가 구비한 고온수 저장고(6-1) 주위에 마련한 태양열 축열용 보온 탱크를 형성하고 있으며, 고온수 저장고(6-1)로부터 누설된 열에너지를 회수하기 위한 중온도수층을 구비하고 있다.

한편, 중온 열수 탱크(8)는, 다층식 보온 축열 탱크(9)의 주위에 배치되어 있으며, 다층식 보온 축열 탱크(9)로부터 누설된 열을, 저장된 온수에 흡수시켜, 전열적으로 회수·축열한다.

또한, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)는, 제3 열교환기(17-2)로부터 이송되는 온수뿐만 아니라, 본 발명의 과열 수증기 생성장치 전체에서 발생하는, 전열하는 누설열이나 폐열을 온수에 흡수시켜 변환하여, 축열한다.

한편, 도 1 중에서는, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)로서, 2개의 탱크가 나타나 있다. 그러나, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)를, 2개의 탱크로 나타낸 의미는, 단체의 탱크를, 열원에 가까운 곳으로, 각각, 2개로 나누었다고 하는 의미이며, 중온 열수 탱크(7)와 중온 열수 탱크(8)는 배관으로 연결되어 있다. 이 때문에, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)는, 단체의 탱크로서의 기능을 가지고 있다.

또한, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)에 저장한 온수의 온도가, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)의 온도 범위를 넘어 상승했을 경우, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)에 저장된 온수는, 중온 쌍방향 배관계(NPM)를 통하여, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)로 이송된다. 이에 따라, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)에 저장한 온수의 수량이 과잉이 되었을 경우, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)에 저장한 온수를, 중온 쌍방향 배관계(NPM)를 통하여, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)로 이송하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다. 한편, 도 1중에서는, 중온 쌍방향 배관계(NPM)를 단선으로 나타내고 있지만, 실제 중온 쌍방향 배관계(NPM)는, 복수의 배관으로 형성되어 있다.

또한, 중온 열수 탱크(7), 중온 열수 탱크(8), 저온 순수 탱크(11) 및 수분 공급 장치(17)는 중온 쌍방향 배관(NPM)을 통하여, 각각, 서로의 온도(온도 레벨)를 동일하게 하는 배관로로 연결되어 있다.

중온 쌍방향 배관(NPM)을 통하여 연결되어 있는 부재, 즉, 중온 열수 탱크(7), 중온 열수 탱크(8), 저온 순수 탱크(11) 및 수분 공급 장치(17)는, 계측한 온도나 수량 등에 기초하여, 각각의 수량과 물의 온도를, 후술하는 반응 변환 제어장치(16-C)에 의해서 설정·제어된다.

여기서, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 도 7을 이용하여, 다층식 보온 축열 탱크(9)의 개략적인 구성에 대하여 설명한다.

도 7은, 다층식 보온 축열 탱크(9)의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

다층식 보온 축열 탱크(9)는, 제올라이트식 고체 보일러(16)가 생성한, 고온 또한 고압의 고온 고압 과열 수증기를 저장하는 탱크이다.

또한, 다층식 보온 축열 탱크(9)는, 교류발전기(20)가 정격 출력으로 가동하기 위해서 필요한 시간분의 과열 수증기를 저장 가능하도록 설계되어 있다. 그리고, 과열 수증기가 어느 정도 감소하면, 후술하는 비단열 압축 펌프(16-7)가 간헐적으로 작동하여 과열 수증기를 보충하도록, 제올라이트식 고체 보일러(16) 등을 작동시킨다. 한편, 본 실시형태에서는, 일례로서 다층식 보온 축열 탱크(9)가, 교류발전기(20)가 정격 출력으로 가동하기 위해서 필요한, 약 10시간분의 과열 수증기를 저장 가능하도록 설계되어 있는 경우를 설명한다.

또한, 다층식 보온 축열 탱크(9)는, 증기 터빈(18) 등, 본 발명에서 생성된 과열 수증기의 출력 이용원에 공급하기 전의 과열 수증기를 일시적으로 축적하지만, 고온도를 유지하기 위해서는, 효율적인 열절연이 필요하게 된다. 이 때문에, 다층식 보온 축열 탱크(9)는, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)와 마찬가지로, 압력 용기로서 유리한, 동심 구각 형상의 다층 구조로 형성되어 있다.

따라서, 다층식 보온 축열 탱크(9)는, 비단열 압축 펌프(16-7)가 생성한 고온 고압 과열 수증기를 저장하여, 이 저장한 고온 고압 과열 수증기를, 후술하는 증기 터빈식 발전기에 출력하는 고온 고압 과열 수증기 탱크를 형성하고 있다.

한편, 본 실시형태에서는, 다층식 보온 축열 탱크(9)의 다층 구조가, 동심 구각 형상인 경우를 예로 들어 설명하지만, 다층식 보온 축열 탱크(9)의 구조는, 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 원통 형상의 다층식 등으로 하여도 좋다.

또한, 다층식 보온 축열 탱크(9)는, 중온 열수 탱크(8) 및 고온 축열 탱크 (10)에 의해서, 동심 구상으로 다층적 구조가 되도록 설치되어 있다. 이 때문에, 고온부로부터의 누설 에너지는, 순서대로, 하위 온도의 탱크인 중온 열수 탱크(8) 및 고온 축열 탱크(10)에 저장된 온수에 흡수시켜, 흡수·축적된다.

또한, 다층식 보온 축열 탱크(9)는, 고온 고압 과열 수증기 저장고(9-1)를 둘러싸는 내벽인 강철제 구형 탱크(9-2)를 통하여, 강철제 구형 탱크(9-2)의 바깥둘레측에, 열절연 내열 벽돌벽(9-3)을 배치하는 구조이다.

고온 고압 과열 수증기 저장고(9-1)는, 상술한 고온 고압 과열 수증기를 저장 가능하도록 구성되어 있다. 따라서, 고온 고압 과열 수증기 저장고(9-1)는, 비단열 압축 펌프(16-7)가 생성한 고온 고압 과열 수증기를 저장하는 고온 고압 과열 수증기 저장고를 형성하고 있다.

또한, 열절연 내열 벽돌벽(9-3)의 바깥둘레측에서, 고온 축열수 탱크 내벽(9-4)과 고온 축열수 탱크 외벽(9-6)으로 둘러싸인 구각 형상의 공간에는, 상술한 HTW와 동일한 정도의 온도이며, 열용량이 비교적 높은 고온 축열수(9-5)를 저장한다.

또한, 고온 축열수 탱크 외벽(9-6)과 그 바깥둘레측에 배치된 중온 축열수 탱크 내벽(9-8)의 사이에는, 공기 절연층(9-7)을 형성하고 있다. 그리고, 중온 축열수 탱크 내벽(9-8)과 중온 축열수 탱크 외벽(9-10)의 사이에는, 상술한 중온 축열수(6-5)와 동일한 정도의 온도인 중온 축열수(9-9)를 도입하여 저장한다.

따라서, 중온 축열수 탱크 내벽(9-8)과 중온 축열수 탱크 외벽(9-10) 사이의 공간은, 중온 축열수(9-9)를 저장하는 중온 축열수 탱크를 형성하고 있다.

즉, 다층식 보온 축열 탱크(9)는, 3층의 열절연 재킷을 구비하고 있다. 3층의 열절연 재킷 중에서, 가장 안쪽의 제1층은 내열 벽돌이며, 나머지 2층은 고온수와 중온수의 구형 수조이다. 2층의 구형 수조에 축적된 에너지는, 과열 수증기의 생성에 대하여, 순환적으로 사용된다.

공기 절연층(9-7)은, 고온 축열수(9-5)와 중온 축열수(9-9) 사이의 단열을 행하는 것이다.

중온 축열수(9-9)를 저장하는 공간은, 상술한 중온 축열수(6-5)를 저장하는 공간과, 중온 쌍방향 배관로(NPM)로 연결되어 있다.

그리고, 중온 축열수(6-5) 및 중온 축열수(9-9)는, 후술하는 반응 전환 제어장치(16C-1)가 출력하는 지령 신호에 의해, 중온 쌍방향 배관로(NPM)를 통하여, 저온 순수 탱크(11) 및 수분 공급 장치(17)에 쌍방향으로 펌프로 환류·순환된다.

이에 따라, 중온 축열수(6-5) 및 중온 축열수(9-9)의 보존 수온을 적정 온도로 하는 제어와, 중온 축열수(6-5) 및 중온 축열수(9-9)의 배분을 적절히 하는 제어가 이루어진다. 또한, 수분 공급 장치(17)에 있어서, 중온 축열수(6-5) 및 중온 축열수(9-9)와 동일한 정도의 온도의 물을, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 공급하는 물의 증기 또는 미스트의 가열 열원으로서 재이용하는 것이 가능해진다.

한편, 중온 축열수 송출구(9-14) 및 중온 축열수 주입구(9-16)와 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)가 구비된 순환 중온수 수구(6-16), 중온수 수구(6-14), 순환 중온수 출구(6-15) 및 중온수 출구(6-13)는, 중온 쌍방향 배관로(NPM)로 연결되어 있으며, 서로 순환할 수 있도록 되어 있다.

마찬가지로, 고온 축열수 송출구(9-13) 및 고온 축열수 주입구(9-15)와, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)가 구비된 순환 고압수 송출구(6-8) 및 순환 고온수 수구(6-12)는, 고온 쌍방향 배관(NPH)으로 연결되어 있으며, 서로 순환할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 고온 축열수 탱크 내벽(9-4)과 고온 축열수 탱크 외벽(9-6)으로 둘러싸인 구각 형상의 공간은, 고온 고압 과열 수증기 저장고의 주위에 마련되어, 고온 고압 과열 수증기 저장고로부터 누설된 열에너지를 회수하는 순환수층을 형성한다.

또한, 도 7 중에서, 부호 9-11은, 고온 고압 과열 수증기 주입구를 나타내고, 부호 9-12는, 고온 고압 과열 수증기 송출구를 나타내고 있다. 마찬가지로, 부호 9-17은, 상하 2분된 중온 축열수 탱크를 연결하는 고온 축열수 탱크 연결관을 나타내고, 부호 9-18은, 중온 축열수 탱크 연결관을 나타내고 있다. 마찬가지로, 부호 9-19는, 상하 2분된 중온 축열수 탱크의 중온 축열수 탱크 결합용 링을 나타내고 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조한 설명으로 복귀한다.

고온 축열 탱크(10)는, 구각 환상의 층상 구조이며, 고온 쌍방향 배관(NPH)을 통하여, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)와, 각각의 온도를 동일하게 하는, 또는 근사시키는 배관로로서, 가역적으로 연결되어 있다.

또한, 고온 축열 탱크(10)는, 다층식 보온 축열 탱크(9) 등으로부터 누설된 열에너지를 회수하여 형성한 온수를 저장하는 탱크이다.

즉, 고온 고압 과열 수증기 저장고(9-1)로부터 외부에 누설된 열량은, 고온 축열 탱크(10)에 저장되어 있는 고온 축열수에 회수되어, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6) 내에 저장되어 있는 고온 축열수와 순환할 수 있도록 연결된다. 따라서, 고온 축열수는, 제올라이트식 고체 보일러(16)의 가열 에너지로서 재이용되게 된다.

또한, 고온 축열 탱크(10)는, 고온 쌍방향 배관(NPH)을 통하여, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)와 연결되어 있기 때문에, 쌍방의 탱크의 수량 조정이 가능하다.

저온 순수 탱크(11)는, 예를 들면, 역침투압 해수 순수화 장치(12)에 의해서 해수로부터 생성된 순수를 내부에 저장하고, 내부에 저장한 순수와 해수의 사이에서 열교환시킬 수 있으며, 그 열교환된 순수를 수분 공급 장치(17)에 공급하는 탱크이다.

또한, 저온 순수 탱크(11)는, 해수에 부상하여 해수 기원의 열에너지를 받아들이기 위해서, 발전선(GS)의 선체 외부, 예를 들면, 도 2 중에 나타낸 발전선(GS)의 선체 이중 외각부 중에서, 해면 아래의 간극이 되는 위치에 부착된다.

구체적으로는, 저온 순수 탱크(11)는, 예를 들면, 도 2중에 나타낸 발전선 (GS)의 측벽 중에서, 해면 아래가 되는 위치에 부착되어, 저온 순수 탱크(11)중에 저장되어 있는 순수와 해수가 열교환 가능하도록 배치되어 있다.

따라서, 발전선(GS)은, 저온 순수 탱크(11)에 저장한 순수와 열교환하는 물 위에 배치된다.

한편, 본 실시형태에서는, 저온 순수 탱크(11)에 저장한 순수와 열교환하는 물을 해수로 하여, 발전선(GS)을 해상에 배치한 경우를 설명하고 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 즉, 예를 들면, 저온 순수 탱크(11)에 저장한 순수와 열교환하는 물을 하천의 물로 하여, 발전선(GS)을 하천에 배치하여도 좋다. 요는, 저온 순수 탱크(11)에 저장한 순수와 열교환하는 물은, 해수 및 지표수중의 하나이면 좋다.

또한, 본 실시형태에서는, 도 1 중에 나타낸 바와 같이, 일례로서 저온 순수 탱크(11)의 형상을, 구상으로 한 경우를 설명하지만, 저온 순수 탱크(11)의 형상은, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 저온 순수 탱크(11)의 형상을, 예를 들면, 직육면체 등의 상자 형상으로 형성해도 좋다. 또한, 저온 순수 탱크(11)의 형상을, 예를 들면, 내부에 저장한 순수와 열교환하는 물과의 접촉하는 위치에 핀을 가진 형상으로 하고, 내부에 저장한 순수와 열교환하는 물과의 접촉 면적을 증가시킨 형상으로 해도 좋다.

역침투압 해수 순수화 장치(12)는, 발전선(GS)의 선내에 탑재되어 있으며, 발전선(GS)에서의 에너지 발생용의 주요 매체인 대량의 순수를, 해수(도 1중에 「Sea Water」로 나타낸다)로부터, 역침투압 방식을 이용하여 생성한다.

그리고, 역침투압 해수 순수화 장치(12)는, 생성된 순수를, 저온 순수 탱크 (11)에 적절히 공급한다. 한편, 해수로부터 순수를 생성하는 기술은, 기존의 기술이기 때문에, 그 설명은 생략한다.

역침투압 해수 순수화 장치(12)로부터 저온 순수 탱크(11)에 공급된 순수는, 발전의 초기 준비 단계에서, 저온 순수 탱크(11)로부터, 발전선(GS)내의 배관을 경유하여, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6), 중온 열수 탱크(7), 중온 열수 탱크 (8) 및 고온 축열 탱크(10)에 주입된다.

초기 동력 장치(13)는, 본 발명의 과열 수증기 생성장치가 가동하여 발전을 행하기까지 필요한 전력 등의 동력(도 1중에 「AC Power Supply」로 나타낸다)을, 도 1중에 각 펌프(도 1중에 「pump」, 「Comp. Pump」로 나타낸다) 등에 공급한다.

제1 열교환기(14) 및 제2 열교환기(15)는, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크 (6)와 제올라이트식 보일러 시스템(16) 사이에 개재되어 있다.

또한, 제1 열교환기(14) 및 제2 열교환기(15)는, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)와 제올라이트식 보일러 시스템(16) 사이를 이동하는 에너지 매체인, 물, 공기, 기름의 온도를 변화시킨다.

한편, 제올라이트식 보일러 시스템(16) 및 수분 공급 장치(17)의 구성에 관한 설명은 후술한다.

증기 터빈(18)은, 교류발전기(20)에 구비되어 있으며, 다층식 보온 축열 탱크(9)가 출력한 고온 고압 과열 수증기에 의해 구동하여, 교류발전기(20)로부터, 필요한 출력 전력을 발생시킨다.

복수기(19)는, 증기 터빈(18)으로부터 돌아오는 저압의 수증기를 중온의 물(중온수)로서 회수하고, 이 회수한 중온수를, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)를 경유하고, 다시, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 환류한다.

한편, 상기 중온수는, 제올라이트식 고체 보일러(16), 다층식 보온 축열 탱크(9), 증기 터빈(18) 사이를 회전하도록 순환(플라이 휠 사이클)하여, 기계적 플라이 휠과 같이 에너지를 축적한다.

또한, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)에 축적한 고온수는, 태양열을 축적하고 있기 때문에, 전력 출력에 상응하는 에너지를, 제올라이트식 고체 보일러 (16)를 통하여, 상술한 플라이 휠 사이클에 올려놓는다.

교류발전기(20)는, 상술한 바와 같이, 증기 터빈(18)을 구비한 증기 터빈식 발전기이다.

변압기·교류직류 변환 인버터(21)는, 교류발전기(20)가 발생한 전력을, 송전용 초고압 직류 전력(도 1 중에 나타낸 「Elect. Power out」)으로서, 발전선 (GS)의 고압변전설비(22)로부터 송출한다.

여기서, 발전선(GS)은, 예를 들면, 연안으로부터 상당한 원거리에서, 수심 200m 정도의 대륙붕에 설치한다. 이 때문에, 장거리 송전을 효율적으로 실시하기 위해서는, 초고압의 직류 출력이 필수 불가결하다.

따라서, 본 실시형태에서는, 발전선(GS)을 배치한 해수중에서, 고압 송전선의 접속을, 로봇을 이용한 전력 접속 장치(22)에 의해, 무인으로 행한다.

여기서, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 도 8을 이용하여, 로봇을 이용하여 고압 송전선을 접속하는 전력 접속 장치(22)에 대하여 설명한다.

도 8은, 전력 접속 장치(22)의 개략적인 구성을 나타낸 도면으로, 도 8(a)는, 고압 송전선을 접속하기 전의 전체적인 구성을 나타낸 도면, 도 8(b)는, 고압 송전선을 접속할 때의 고압 전력단 밀폐실 내의 상태를 나타낸 도면이다.

한편, 도 8 중에서는, 부호 22-1에 의해, 고압 전력단 회로부(도 1중에, 「Con.」으로 나타낸다)를 나타내고, 부호 22-2에 의해, 고압 전력단 밀폐실을 나타내며, 부호 22-3에 의해, 발전선(GS)측의 전력 접속 단자를 나타내고 있다. 마찬가지로, 부호 22-4에 의해, 고압 전력단 밀폐실(22-2) 내의 해수를 배제하기 위한 건조공기 발생기(도 1중에 「Air」로 나타낸다)를 나타내고, 부호 22-5에 의해, 수중 전력 캡슐을 나타내며, 부호 22-6에 의해, 수중 전력 케이블을 나타내고 있다. 또한, 부호 22-7에 의해, 수중 전력 캡슐을 계류하는 캡슐 계류 장치를 나타내고, 부호 22-8에 의해, 자동 투입식인, 전력 케이블을 권취하기 위한 권취 릴을 나타내고 있다. 또한, 부호 22-9에 의해, 수중 고압 단자와 권취 릴(22-8) 간의 전력 접속 케이블을 나타내고, 부호 22-10에 의해, 수중 고압 단자를 나타내며, 부호 22-11에 의해, 수중 전력탑을 나타내고 있다. 또한, 부호 22-12에 의해, 수중 전력탑 기대를 나타내고, 부호 22-13에 의해, 수중 부설 전력 케이블을 나타내며, 부호 22-14에 의해, 자주식 전력 접속용의 접속 로봇을 나타내고, 부호 22-15에 의해, 접속 로봇(22-14)이 구비한 원격 조작 아암을 나타내고 있다.

전력 접속 장치(22)는, 발전선(GS)에 의해서 생성된, 해상 발전에 의한 손실이 적은 고압 직류 전력을, 원거리의 육상 소비지로 송전하기 위한 장치이다

고압 전력단 회로부(22-1)는, 발전선(GS)의 송전 단말이다.

고압 전력단 밀폐실(22-2)은, 발전선(GS)의 배 밑바닥에 설치되어 있으며, 접속용의 단말을 격납한다.

수중 전력 캡슐(22-5)은, 수중 전력 케이블(22-6)의 단말을 내장하고 있다.

또한, 수중 전력 캡슐(22-5)은, 도 8(b) 중에 나타낸 바와 같이, 고압 송전선을 접속한 상태에서, 고압 전력단 밀폐실(22-2)의 내부에 수용된다.

수중 고압 단자(22-10)는, 수중 부설 전력 케이블(22-13)의 단자이며, 물속에 배치되어 있다.

수중 부설 전력 케이블(22-13)은, 수중 전력탑(22-11) 및 수중 전력탑 기대(22-12)에 의해, 저온 순수 탱크(11)의 내부에 저장한 순수와의 사이에서 열교환이 가능한 물의 바닥, 즉, 해저에 부설되어 있는 케이블이다.

접속 로봇(22-14)은, 소형 원격 조작 방식의 로봇이며, 고압 전력단 회로부 (22-1)와, 해저에 부설되어 있는 수중 부설 전력 케이블(22-13)을, 전기적으로 결합하는 로봇이다.

또한, 접속 로봇(22-14)은, 도 8(a) 중에 나타낸 바와 같이, 고압 송전선을 접속하기 전의 상태에서, 수중 전력 캡슐(22-5)을 해저에서 유지하는 전력 캡슐 계류 장치(22-7)로부터, 수중 전력 캡슐(22-5)을 떼어내어 수송하기 위해서 이용한다.

또한, 접속 로봇(22-14)에는, 원격 조작 아암(22-15)과 감시 TV(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 그리고, 예를 들면, 해상의 발전선(GS)으로부터, 감시 TV에 의한 영상을 참조하여 원격 조작 아암(22-15)을 조작하여, 수중 전력 캡슐(22-5)을 주고받는다. 한편, 도 8(a) 중에는, 고압 송전선을 접속하기 전의 상태에서의, 수중 전력 캡슐(22-5) 및 원격 조작 아암(22-15)을 실선으로 나타내고 있다. 한편, 한편, 도 8(a) 중에는, 고압 송전선을 접속한 후의 상태에서의, 수중 전력 캡슐 (22-5) 및 원격 조작 아암(22-15)을 파선으로 나타내고 있다.

즉, 접속 로봇(22-14)이 구비한 원격 조작 아암(22-15)은, 수중 부설 전력 케이블(22-13)의 단자에, 저온 순수 탱크(11)에 저장한 순수와 열교환하는 물속에 배치한 수중 전력 케이블(22-6)을 접속하는 아암이다.

여기서, 전력 접속 장치(22)가 실시하는 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 고압 송전선을 접속할 때의 동작에 대하여 설명한다.

고압 송전선을 접속할 때에는, 도 8(b) 중에 나타낸 바와 같이, 수중 전력 캡슐(22-5)이 배 밑바닥의 고압 전력단 밀폐실(22-2)에 고정된 후, 고압 전력단 밀폐실(22-2) 내의 해수가 배제된다. 계속해서 고압 전력단 밀폐실(22-2)내가 순수로 세정된 후, 건조공기 발생기(22-4)로부터 공급되는 건조공기가, 고압 전력단 밀폐실(22-2) 내에 잔류하고 있는 수분을 제거한다.

그 후, 도 8(b) 중에 나타낸 바와 같이, 수중 전력 캡슐(22-5)의 뚜껑이 열리고, 계속해서, 전력 접속 단자(22-3)의 보호 뚜껑이 열리면, 내부에 설정되어 있는 자동 전력 결합기(도시하지 않음)가, 전력 접속 단자(22-3)와 수중 전력 캡슐 (22-5)측의 단자를, 전력 커넥터(도시하지 않음)로 결합한다. 그리고, 전력 접속 단자(22-3)와 수중 전력 캡슐(22-5)측의 단자와의 결합이 확인된 후에, 고압 전력의 송전(도 1중에 「Elect. Power out」으로 나타낸다)이 개시된다.

다음에, 고압 송전선의 접속을 개방할 때의 동작에 대하여 설명한다.

고압 송전선의 접속을 개방할 때에는, 상기의 순서가 반대의 공정으로 이루어진다.

또한, 접속 로봇(22-14)은 사용시 이외에는, 발전선(GS)내에 격납된다.

여기서, 해저에는, 미리, 고압 전력 접속용의 수중 전력탑(22-11)과, 전력 접속 케이블(2-9)을 수납하는 권취 릴(22-8)을 설치해 둔다. 한편, 권취 릴(22-8)및 수중 전력탑(22-11)은, 예를 들면, 발전 전력을 받아들이는 육상 송배전 사업소가 관리한다.

또한, 고압 송전선의 접속 및 개방을 행할 때, 발전선(GS)은, 수중 전력탑 (22-11) 부근에 정박, 또는, 닻을 올려 미속 항행을 하고, 위치·방향을, 자이로컴퍼스 및 GPS 등의 정보에 의해 제어하면서, 발전 작업을 행한다. 이 때, 발전선 (GS)이 물속에 잠수 가능한 해저 심도로, 수중 전력 케이블(22-6)이 무리 없이 닿을 정도의 장소를 선정한다.

다음에, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 도 9, 도 10 및 도 11을 이용하여, 제올라이트식 보일러 시스템(16) 및 수분 공급 장치(17)의 구성을 설명한다.

도 9는, 본 발명의 과열 수증기 생성장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 또한, 도 10은, 제올라이트 고체 보일러(16)의 구성을 나타낸 도면이다. 또한, 도 11은, 수분 공급 장치(17)의 개략적인 구성을 나타낸 도면으로, 수분 공급 장치(17)와 수분 공급 장치(17)의 주변기기를 나타내고 있다.

제올라이트식 고체 보일러(16)는, 과열 수증기 생성장치의 심장부를 이루는, 제올라이트식 보일러 시스템으로서, 제올라이트식 보일러 시스템의 심장부는, 노체 (16-3)에 부착되어 있는, 복수의 제올라이트 카트리지(16-1)이다.

각 제올라이트 카트리지(16-1)는, 통 형상의 카트리지 용기내에서, 복수의 제올라이트를, 간격을 두고 용기의 축방향으로 층상, 또한 다단으로 배열하여(예를 들면, 「일본 실용신안등록 3094574호 공보」참조) 형성되어 있다. 이에 따라, 각 제올라이트 카트리지(16-1)는, 그 내부를, 수증기나 물의 미스트가 자유로이 관류 가능한 구조로 되어 있다.

또한, 복수의 제올라이트 카트리지(16-1)는, 노체(16-3)에 부착된 복수의 실린더(16-2)에, 각각, 도 10(a) 중에 나타낸 바와 같이 삽입되어 있다.

따라서, 각 실린더(16-2)는, 각각, 제올라이트 카트리지(16-1)의 부착 홀더로서 기능한다.

노체(16-3)는, 제올라이트식 고체 보일러(16)의 내부에서, 노실 하부(16-4)와 노실 상부(16-5)의 사이에 수용되어 있다.

또한, 노체(16-3)는, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 복수 구비되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 일례로서 도 10(b) 중에 나타낸 바와 같이, 제올라이트식 고체 보일러(16)가, 12개의 노체(16-3)를 구비하고 있는 경우를 설명한다.

12개의 노체(16-3)는, 6개 1조의 페어를 2조 형성하도록, 6개 1조의 제1 노체열과 6개 1조의 제2 노체열로 나누어져 있다. 제1 노체열과, 제2 노체열은, 서로 대항하여 배치되어 있다.

제1 노체열측의 각 노체는, 배관(16-8)으로 연결되어 있으며, 제2 노체열측의 각 노체는, 배관(16-10)으로 연결되어 있다.

즉, 복수의 노체(16-3)의 일부는, 복수의 노체(16-3)를 배관(16-8)으로 연결한 제1 노체열을 형성하고 있으며, 복수의 노체(16-3) 중에서, 제1 노체열을 형성하고 있지 않는 노체(16-3)는, 복수의 노체(16-3)를 배관(16-10)으로 연결한 제2 노체열을 형성하고 있다.

따라서, 이후의 설명에서는, 도 10(b) 중에서 하측에 배치되어 있는 6개의 노체(16-3)로부터 형성되는 열을, 제1 노체열로 기재하여 설명한다. 마찬가지로, 이후의 설명에서는, 도 10(b) 중에서 위쪽에 배치되어 있는 6개의 노체(16-3)로부터 형성되는 열을, 제2 노체열로 기재하여 설명한다.

제1 노체열과 제2 노체열은, 제올라이트에 대한 물의 흡착 공정과 탈착 공정을, 교대로 전환하여 행한다. 한편, 도 10(a) 및 도 10(b)에는, 제1 노체열을 흡착 공정으로 전환하고, 제2 노체열을 탈착 공정으로 전환한 상태를 나타내고 있다. 즉, 도 10(a) 및 도 10(b)에는, 제1 노체열을, 수분 공급 장치(17)에 의해서 제올라이트가 수분이 흡착되는 흡착 노체열로 전환하고, 제2 노체열을, 탈착 가열 장치에 의해서 제올라이트의 수분이 탈착되는 탈착 노체열로 전환한 상태를 나타내고 있다.

구체적으로는, 제1 노체열의 각 노체가 흡착 공정의 동작을 행하고 있을 때는, 제2 노체열의 각 노체는 탈착 공정의 동작을 행하고, 제2 노체열의 각 노체가 흡착 공정의 동작을 행하고 있을 때는, 제1 노체열의 각 노체는 탈착 공정의 동작을 행한다.

아래에, 제1 노체열의 흡착 및 탈착 공정에 관한 동작과 변환 제어에 대하여, 도 10(a) 및 도 10(b)를 이용하여 설명한다. 한편, 제2 노체열의 흡착 및 탈착 공정은, 제1 노체열의 흡착 및 탈착 공정과 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.

먼저, 제1 노체열의 흡착 공정의 동작에 대하여 설명한다.

제1 노체열의 흡착 공정의 동작에서는, 먼저, 약 30[℃]의 증기 또는 미스트 상태의 수증기가, 노체(16-3)에 부착된 제올라이트 카트리지(16-1) 내의 제올라이트에 흡착된다. 한편, 약 30[℃]의 증기 또는 미스트 상태의 수증기는, 도 1 및 도 11 중에 나타낸 수분 공급 장치(17)로부터 공급되어 배관(16-8)과 전자 밸브(16-01)를 경유하여, 제올라이트 카트리지(16-1)내의 제올라이트에 흡착된다. 그리고, 제올라이트 카트리지(16-1) 내의 제올라이트에 흡착한 수분(수증기)은, 발열한 상태로 제올라이트 카트리지(16-1) 내에 남는다. 또한, 온도가 상승한 건조공기 및 제올라이트 유지체(카트리지내)의 빈틈을 통과한 과잉수 입자가, 노실 상부(16-5)와 전자 밸브(16-04) 및 배관(16-10)을 경유하여, 제3 열교환기(17-2)로 보내진다.

제3 열교환기(17-2)로 보내진 가열 혼합기체(건조공기 및 과잉수 입자)의 열에너지는, 제3 열교환기(17-2)에 의해서, 제3 열교환기(17-2)로 유도되고 있는 냉각수와 열교환된다. 그리고, 제3 열교환기(17-2))로 유도되고 있는 냉각수와 열교환된 온수는, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)로 보내진다.

이 때, 제3 열교환기(17-2)에 유도되고 있는 냉각수와 열교환되고, 실온까지 내려간 가열 공기는, 제3 열교환기(17-2)로부터 대기중에 배기된다.

이어서, 제1 노체열의 탈착 공정에 대하여 설명한다.

제1 노체열의 탈착 공정에서는, 상술한 흡착 공정의 동작시에 열려 있던 전자 밸브(16-01)와 전자 밸브(16-4)가 닫히고, 전자 밸브(16-02)와 전자 밸브(16-03)가 열린다. 그리고, 송풍기(16-6)로 만들어진 건조 공기가, 배관(16-9)과 전자 밸브(16-02)를 경유하여, 노체(16-3)의 A열에 장착되어 있는 제올라이트 카트리지 (16-1) 내의 제올라이트로 보내진다.

이상에 의해, 함수된 제올라이트는, 고온도의 수증기(150∼200[℃], 1[atm]≒0.1[MP])를 방출하고, 동시에, 자신의 결정 캐비티는 건조된다. 이 탈착시에, 제1 노체열{노실 상부(16-5)}를 나와 노실 상부에 나온 수증기를, 비단열 압축 펌프(16-7)로 가압·승온된다.

또한, 도 1중에 나타내는 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)로부터 송출되는 고온수(80∼100[℃])는, 제1 열교환기(14)를 통하여 공기를 가온한다.

또한, 수증기가 만든 고온수와 열교환한 공기를, 단열 압축 펌프{도 1의 제1 열교환기(14)와 제2 열교환기(15)의 사이에 끼워져 장착된 압축 펌프}로 압축함으로써 가열한다.

그리고, 단열 압축 펌프에 의해 압축된 가열 공기를, 비열이 높은 150∼200[℃]의 유성 매체와 열교환한다. 또한, 제올라이트 카트리지(16-1) 내에 마련하고 있는 열교환 코일에 의해서, 제1 노체열의 제올라이트 카트리지(16-1) 내의 수증기{제올라이트 카트리지(16-1) 내를 가열}를, 150∼200[℃]로 가열한다.

따라서, 제올라이트 카트리지(16-1)내에 마련하고 있는 열교환 코일은, 제올라이트에 흡착시킨 물분자를 탈착시켜 제올라이트를 가열하는, 탈착 가열 장치를 형성한다.

상기와 같이, 물을 흡착하고 있는 제올라이트가, 도 10 중에 나타낸 제올라이트식 고체 보일러(16)의 계통도에 나타낸 바와 같이, 150∼200[℃]에 가열되면, 과열 수증기가 노실 상부(16-5)에 충만한다. 이 충만한, 과열 수증기는, 전자 밸브 (16-03)와 배관(16-11)을 경유하여, 비단열 압축 펌프(16-7)에 보내진다.

비단열 압축 펌프(16-7)가 작동하면, 노실 상부(16-5)에 충만하고 있던 과열 수증기는, 가압 온도상승(예를 들면, 450[℃], 3MPa의 과열 수증기 상태) 되어 다층식 보온 축열 탱크(9)에 축적된다. 이에 따라, 과열 수증기가 생성되게 된다.

이상에 의해, 제올라이트식 고체 보일러(16)로부터 방출된 증기는, 비단열 압축 펌프(16-7)로 가압·온도상승된다. 한편, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 일례로서 비단열 압축 펌프(16-7)에 의한 온도상승이 450[℃] 정도이며, 또한, 압력이 3Mp정도인 경우를 설명한다.

그리고, 압축 과정에서 발생하는 폐열은, 냉각수를 가온하는 과정에서 에너지가 회수되어, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6) 및 고온 축열 탱크(10)를 경유하여, 다시, 고체 보일러로 증기 에너지로 재생된다. 그리고, 고압(3Mp 정도)이고 고온(450[℃] 정도)의 증기는, 3층의 보온 재킷을 가지는 다층식 보온 축열 탱크 (9)에 보존된다.

다음에, 도 1, 도 2, 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하면서, 도 12를 이용하여, 반응제어장치(16C-1)의 구성에 대하여 설명한다.

반응제어장치(16C-1)는, 제올라이트식 고체 보일러(16)의 흡착 공정과 탈착 공정을 교대로 행할 때 밸브 변환 제어를 행하는 장치이다. 한편, 밸브 변환 제어에서는, 흡착 공정 및 탈착 공정 이외에, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)나, 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6), 다층식 보온 축열 탱크(9) 및 고온 축열 탱크(10)의 수량과 물의 온도 등, 본 발명의 과열 수증기 생성장치 전체의 제어도 행한다.

도 9 중에 나타낸 바와 같이, 제올라이트식 고체 보일러(16)의 주변에 배치되어 있는 장치에는, 각각의 온도를 계측하는 온도센서(TS)가 마련되어 있다. 한편, 제올라이트식 고체 보일러(16)의 주변에 배치되어 있는 장치란, 구체적으로, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6), 중온 열수 탱크(7), 중온 열수 탱크(8), 다층식 보온 축열 탱크(9), 고온 축열 탱크(10), 저온 순수 탱크(11), 수분 공급 장치 (17)이다.

또한, 상기의 각 장치와 마찬가지로, 제올라이트식 고체 보일러(16) 내에도, 제올라이트식 고체 보일러(16)의 노체(16-3)(제1 노체열 및 제2 노체열의 노체)의 온도, 및 제올라이트의 온도를 검지하는 온도센서(TS)가 부착되어 있다. 이 온도센서(TS)는, 구체적으로, 제올라이트 카트리지(16-1)의 내부에 부착되어 있다.

그리고, 각 온도센서(TS)가 계측한 온도는, 각각, 반응 변환 제어장치(16- C-1)에 입력(도면 중에 나타내는 「각 TS로부터의 온도 입력」)된다.

도 12는, 제올라이트 카트리지(16-1)내의 제올라이트의 온도 T[℃]와 흡착 공정을 개시한 시점으로부터, 흡착 공정을 종료한 시점까지의 1사이클중의 경과시간과의 관계를 나타내는 그래프이다. 한편, 도 12에서는, 세로축에 제올라이트의 온도 T[℃]를 나타내고, 가로축에 경과시간[t]를 나타낸다. 또한, 도 12에 나타낸 그래프에서는, 흡착 공정을 개시한 시점으로부터 흡착 공정을 종료한 시점까지의 1사이클을, 2시간으로 한 경우를 예시하고 있다.

여기서, 흡착 공정을 개시한 시점이란, 수분 공급 장치(17)로부터, 물의 증기 또는 미스트가, 제올라이트 카트리지(16-1) 내의 제올라이트에 공급되어 제올라이트에 물의 흡착이 시작되는 시점이다. 한편, 본 실시형태에서는, 흡착 공정을 개시한 시점에서의 제올라이트의 온도가, 약 30[℃](세로축에 「30」으로 나타낸다)인 경우에 대하여 설명한다.

또한, 흡착 공정을 개시한 상태에서는, 도 11 중에 나타낸 바와 같이, 해수 등으로부터 역침투압 해수 순수화 장치(12)에 의해서 얻어진 순수가, 송풍기(16-6)에 의해서 안개 상태가 된다. 그리고, 안개 상태의 증기가, 상술한 중온 열수 탱크 (7) 및 중온 열수 탱크(8)로부터 공급되는 온수(30∼50[℃])와 혼합되어, 예를 들면, 30[℃]의 증기 또는 미스트로서, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 공급된다.

반응 전환 제어장치(16C-1)는, 제올라이트의 온도가 30[℃] 부근이 되었을 때에, 수분 공급 장치(17)의 송풍기(16-6)를 가동시켜, 흡착 공정의 동작을 개시한다.

그리고, 노체(16-3)에 부착되어 있는 제올라이트 카트리지(16-1) 내의 제올라이트가, 30[℃]전후의 미스트를 흡착하면, 제올라이트의 온도는 일시적으로 내려간다. 그러나, 일시적으로 온도가 내려간 제올라이트는, 제올라이트의 흡수에 의해 발생되는 원적외선으로 가열되므로, 온도 강하는 적고, 시간의 경과와 함께 승온한다.

이 때, 제올라이트로부터 발생되는 열에 의해서, 물이 과열 수증기가 될 때의 에너지 전달 메커니즘은, 상술한, CaO 등의 화학적 발열재를 이용했을 때의 열전도에 의한 것 외에, 이 원적외선에 의한 복사열 에너지의 전열도 더해진다. 이 때문에, 보다 즉응성(卽應性)과 효율이 높은 열전달을 행할 수 있다.

흡착 공정의 동작을 개시하면, 반응 전환 제어장치(16C-1)는, 제올라이트 카트리지(16-1) 내의 온도 센서(TS)의 신호에 기초하여, 전자 밸브(16-01) 및 전자 밸브(16-04)를 열고, 전자 밸브(16-2) 및 전자 밸브(16-03)를 닫는다.

제올라이트 카트리지(16-1) 내에서, 제올라이트에 의한 물의 흡착이 개시되면, 제올라이트 카트리지(16-1) 내의 온도는, 도 12 중에 나타낸 바와 같이, 우상향의 곡선을 그리고, 시간의 경과와 함께 상승한다.

그리고, 제올라이트 카트리지(16-1) 내의 온도가, 100[℃]를 넘으면, 노실 상부(16-5)에 과열 수증기가 충만하기 시작한다.

이 때, 반응 전환 제어장치(16C-1)는, 태양열 이용에 의해서 축적한 에너지(도 1 참조)를, 제1 노체열의 카트리지(제올라이트)를 150∼200[℃]로 가열하기 위해서, 계속해서, 열교환 코일에 유성 매체의 공급을 개시하는 제어를 행한다.

그리고, 노실 상부(16-5)의 과열 수증기(실내) 온도가, 설정 온도(예를 들면, 200[℃])가 되면, 반응 전환 제어장치(16C-1)는, 송풍기(16-6)의 가동을 계속하면서, 물의 미스트 전자 밸브(16-01)와 (16-4)를 닫고, 전자 밸브(16-02)와 전자 밸브(16-03)를 여는 제어를 행한다. 이에 더하여, 반응 전환 제어장치(16C-1)는, 비단열 압축 펌프(16-7)를 가동하여, 비단열 압축 펌프(16-7)로부터 출력되는 과열 수증기(예를 들면 450[℃], 3MPa)를, 출력 이용원인 증기 터빈(18)에 공급한다.

이 때, 반응 전환 제어장치(16C-1)가 행하는 제어는, 비단열 압축 펌프(16-7)로부터 출력되는 과열 수증기를, 증기 터빈(18)에, 즉석에서 공급하는 제어는 아니다. 구체적으로는, 과열 수증기를, 다층식 보온 축열 탱크(9) 내에 수시간분의 고온 고압 가스로서 축적한다. 그리고, 고온 고압 과열 수증기 송출구(9-12)의 개폐를 행하는 제어 밸브(도시하지 않음)를 통하여, 축적된 과열 수증기를, 증기 터빈(18)에 공급하는 제어를 행한다.

한편, 비단열 압축 펌프(16-7)로부터 출력되는 과열 수증기의 출력 이용원는, 증기 터빈(18)에 한정하는 것이 아니고, 예를 들면, 외부의 증기 터빈 발전장치나 열교환기 등으로 해도 좋다.

그리고, 상술한 탈착 공정의 동작을 계속하면, 제올라이트에 흡착되어 있던 과열 수증기가 감소하여, 수분 공급 장치(17)로부터의 물의 흡착이 해제되어 있는 제올라이트의 온도는, 도 12의 그래프에 나타내는 온도 곡선에 따라서 하강해 나간다. 이 온도 하강 상태가 개시되면, 반응 전환 제어장치(16C-1)는, 열교환 코일에의 유성 매체의 공급을 정지한다.

유성 매체에 의한, 제올라이트 카트리지(16-1)에의 외부 에너지의 공급을 차단하면, 제올라이트 카트리지(16-1)내는, 자연 방열에 의해서, 그 온도가, 도 12의 그래프에 나타낸 바와 같이 저하한다.

한편, 제올라이트 카트리지(16-1)내의 온도가 자연 방열에 의해서 저하되어 있는 상태에서, 제올라이트의 온도가, 흡착 개시의 온도까지 하강한 후, 다시, 상기의 흡착 공정의 동작을 개시해도 좋다.

또한, 도 12의 그래프에 나타낸 온도 곡선에 따라서, 제올라이트가 200[℃]에 도달하고, 또한, 가로축에 나타내는 경과시간이, 흡착 개시로부터, 예를 들면, 2시간이 된 시점에서, 탈착을 종료한 후, 다시 흡착을 개시하도록, 반응 전환 제어장치(16C-1)로 제어시켜도 좋다.

다음에, 본 발명의 과열 수증기 생성장치가 구비한 제올라이트식 보일러 시스템에 의해, 과열 수증기를 생성하는 공정에 대하여, 그 개요를 설명한다.

제올라이트는 규산 화합물이며, 화학 조성은, 일반식 xM_2nO. Al₂O₃·ySiO₂·zH₂O(x, y, z는 계수, M은 Na 등 n가의 금속)이다.

제올라이트의 결정 구조는, 세공 지름이 분자의 크기와 대등한 Å(옹스트롬) 단위의 오더로 정돈되어 있는, 삼차원 그물 구조를 하고 있다.

또한, 제올라이트는, 천연 광물 상태로 이용하는 것이 가능하다. 한편, 제올라이트는, 인공 합성에 의해 형성한 상태에서도, 이용하는 것이 가능한 경석(輕石)이다.

또한, 제올라이트는, 일반적으로는, 불석으로 불리는 물질이며, 간단히 말하면, 소쿠리와 같이 다수의 빈틈을 가진 돌이다.

그리고, 제올라이트가 가진 다수의 빈틈에는, 다양한 분자가 들어가 있는 특징이 있으며, 일반적인 사용 방법으로는, 분자체(molecular sieve)로서 이용되며, 물의 정화 등에 사용되고 있다.

제올라이트의 결정 구조의 빈틈에 물이 들어가 흡착하면, 제올라이트가 발열하여, 다량의 물을 흡착한 제올라이트를, 외부로부터 가열, 소위, 탈착을 행하면, 수증기가 발생한다.

구체적으로는, 제올라이트에 물의 분자(수분자)가 흡착하여 발열하는 경우, 물분자는, 결정중에 있는 균일한 세공에 받아들여진다. 즉, 제올라이트에 물분자가 흡착하여 발열하는 경우, 물분자는, Å단위로 균일한 세공의 크기에 맞추어, 제올라이트에 받아들여진다.

이러한 현상은, 물분자가, 탄성 에너지적으로 세공에 받아들여진다고 생각된다. 따라서, 물분자가 제올라이트에 흡착하고 있는 상태를 가열하는 것에 의한, 제올라이트로부터의 물분자의 탈착은, 물분자의 흡착시에 세공에 받아들여져 있던 탄성 에너지의 해방에 의해서 이루어진다.

이 때문에, 제올라이트로부터 물분자를 탈착하면, 제올라이트의 세공의 크기 및 분포에 따른 균일한 물분자 상태로 구성된다, 다분자의 H₂O 클러스터가 아닌 H₂O 단분자의 과열 수증기를 얻을 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은, 제올라이트에 대한, 물의 흡착 공정 및 탈착 공정을 반복하는 것에 의해, 과열 수증기를 생성하는 것이 가능한 발명이다. 흡착 공정 및 탈착 공정에서 생성된 과열 수증기는, 물을 직접 비등시켜 형성하는 과열 수증기 등과 비교하여 열효율이 높기 때문에, 제올라이트식 고체 보일러(16)는, 고체의 보일러로서 효율적으로 이용하는 것이 가능하다.

상기와 같은 고열 효율을 얻을 수 있는 이유는, 다음과 같이 생각된다.

즉, 제올라이트의 결정 구조에 있는 세공 지름이, 분자의 크기와 대등한 Å 단위의 오더의 크기로 정돈되어 있으며, 이것이 분자간에 이용되는 이유가 되고 있다(예를 들면, 「화학 편람 응용화학편Ⅱ 재료편 H2. 7.15 제3쇄 마루젠」참조).

이에 따라, 증기 터빈으로 수증기 에너지를 전력으로 변환할 때, 혹은 다른 열매체와의 열교환을 할 때, 보다 균일한 분자 사이즈의 분포의 에너지 열원(분자 상태)으로서 이용하는 것이 가능해진다. 이것이, 높은 변환 효율을 얻을 수 있는 이유이다.

상술한 제올라이트와 유사한 히트 펌프 재료로서는, 산화칼슘에 물을 작용시켜서 수증기를 꺼낼 때의 화학적 가역적 관계가 있다. 이 화학적 가역적 관계를, 이하에 나타낸다.

CaO+H₂O=Ca(OH)₂+15.2kcal/Mol(예를 들면, 「화학 편람 응용화학Ⅱ 재료편 H2.7.15 제3쇄 마루젠」참조)

상기의 식에서, 물분자는 CaO의 결정의 빈틈에 받아들여지지만, 이 빈틈은 산화칼슘의 결정입자의 크기에 의존한 크기가 된다. 따라서, 이 상태로 물분자를 가열하여, 물분자를 수증기화한 경우는, 받아들여졌을 때의 물분자의 크기와, 그 분포도 결정입자의 빈틈의 상태에 대응한 다분자 사이즈의 수증기 밖에 되지 않는다.

즉, 통상의 산화칼슘의 결정입자는, 크고, 또한, 고르지 않기 때문에, 제올라이트와 같은, 균일한 물분자 오더의 크기를 가진 수증기를 얻는 것은 곤란하다. 이것은, 통상적인 예의 흡습재로서 사용되고 있는 실리카 겔 등, 비결정성 물질의 화학적 가역적 반응에서도 마찬가지이다.

이상 설명한 바와 같이, 제올라이트가 가진 세공은, 균일하고, 게다가, 분자 오더의 세공 지름을 가지고 있다. 이 때문에, 제올라이트에 흡착·탈착될 때의 물분자의 포착이, 이들 세공으로 탄성 에너지의 축적, 해방 작용에 의해서 이루어지게 되어, 이 물분자에 맡겨진, 균일한 에너지 분포를 가진 과열 수증기를 얻을 수 있다.

따라서, 상기의 순서에서 얻은 과열 수증기를 이용하여 행하는 에너지 변환에서는, 다른 화학적 발열 반응에 의한 재료를 이용하여 행하는 에너지 변환과 비교하여, 고효율인 에너지 변환이 가능해진다.

또한, 제올라이트가 가진 흡수성은, 후술하는 바와 같이, 송풍기(16-6)와 함께, 수분 공급 장치(17)의 물{구체적으로는, 도 11에 나타낸 미스트 필터(17-7)의 하단에 저장된 순수}의 증발을 유발하므로, 물의 잠열의 흡탈(吸脫)을 필연적으로 발생시킨다. 그 결과, 수분 공급 장치(17)의 물은, 저온 순수 탱크(11)보다 저온도의 저온수가 되어, 그 저온수는, 배관을 경유하여 저온 순수 탱크(11)로 돌아오고, 해수로부터 저온 순수 탱크(11)에의 에너지 공급로를 열고 있다. 즉, 수분 공급 장치(17)내의 수온 저하는, 발전 에너지로서 이용된 것을 나타내는 것이다.

다음에, 수분 공급 장치(17)의 개략적인 구성과 본 발명의 과열 수증기 생성장치에서의, 해수 기원의 에너지를 받아들이는 작용을 설명한다.

수분 공급 장치(17)는, 약 30[℃](구체적으로는, 30∼55[℃])의 증기 또는 미스트 상태의 수증기를, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 공급하는 장치이다.

수분 공급 장치(17)는, 하단의 냉수 증기실(17-8)과, 중단의 미스트 발생기 (17-6)와, 상단의 수증기실(17-9)을 구비하고 있다.

냉수 증기실(17-8)은, 저온 순수 탱크(11)와 쌍방향적으로 연결되어 있으며, 적절히, 역침투압 해수 순수화 장치(12)에 의해서, 저온 순수 탱크(11)를 통하여, 일정량의 순수(도 1 중에 「pure Water」로 나타낸다)가 공급된다.

그리고, 냉수 증기실(17-8)은, 공급된 순수를 축적하여, 그 순수를 수분 공급 장치(17)로부터 제올라이트식 고체 보일러(16)에 공급하는 양에 따라서, 미스트 필터(17-7))의 하부에 공급 가능하도록 형성되어 있다.

또한, 냉수 증기실(17-8)은, 미스트의 입자 사이즈에 따른, 예를 들면, 유리제 재료로 된(세라믹이나 수지성 재료 등, 내식성 재료라도 좋다) 무수한 미세 구멍을 가진 미스트 필터(17-7)에 의해서, 순수와 미스트를 나눌 수 있도록 되어 있다.

미스트 발생기(17-6)는, 그 내부에, 냉수 증기실(17-8) 내의 수증기와 MTW를 도입하여 열교환하고, 30∼55[℃]의 증기 또는 미스트(이하 「증기 또는 미스트」를, 「미스트」로 기재하는 경우가 있음)를 형성한다.

또한, 도 11 중에 나타낸 바와 같이, 미스트 발생기(17-6)에는, 미스트 필터(17-7)와 동일한 세공을 가지는, MTW의 순환로에 둘러싸이고, 또한 독립된 미스트 생성구멍 캐비티(17-10)가 형성되어 있다.

수증기실(17-9)은, 미스트 발생기(17-6)가 형성한 미스트를 균일한 상태로 하여, 제올라이트식 고체 보일러(16)로 유도한다.

그리고, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 공급된 미스트로부터 수분이 증발하는 과정에서 기화 잠열을 빼앗겨 증발조내의 수온이 내려가고, 이것을, 제4 열교환기(17-4)를 통하여, 공조기(17-5)(도 1 중에, 「Air Con」으로 나타낸다)를 가동시킨다. 이것은, 발전선, 특히, 발전 공장 내의 기온을 조정할 목적으로 사용된다.

즉, 미스트 필터(17-7)의 상단측은, 물의 미스트 또는 증기 상태가 되고 있다. 한편, 미스트 필터(17-7)의 하단측에는, 저온 순수 탱크(11)로부터 도입된 일정량의 순수가 축적되어 있으며, 이 순수는, 일정량을 유지하기 위해서, 저온 순수 탱크(11)로부터, 순서대로 보충 제어되고 있다.

미스트 생성구멍 캐비티(17-10)는, MTW를 미스트화하는 동시에, 미스트화한 MTW를, 미스트 필터(17-7)에 의해서 생성된 미스트와 혼합하는 것에 의해서, 수증기실(17-9)에 따뜻한 미스트를 공급한다. 이에 더하여 제올라이트식 고체 보일러 (16)에 공급하는 미스트의 사이즈를, 그 미스트 생성구멍의 크기를 조정하는 것에 의해서, 최종적으로 안정시켜 조정하는 기능도 가진다.

이 상태에서, 수분 공급 장치(17)에 의해서 해수 기원의 에너지를 받아들인 미스트를 생성하려면, 도 10에 나타낸 송풍기(16-6)에 의해서, 미스트 필터(17-7)의 하단에 저장되어 있는 순수에, 청정한 공기를 보낸다. 동시에, 이 송풍은, 중단의 미스트 발생기(17-6)의 미스트 생성구멍 캐비티(17-10)에도 이루어진다.

이 송풍에 의해서, 미스트 필터(17-7)의 하단에 저장되어 있는 순수는, 미스트 필터(17-7)의 세공을 빠져나가는 동안에 물의 미스트가 되지만, 이 미스트의 생성시에, 하단의 순수는, 물의 기화 잠열을 미스트에 빼앗긴다. 이에 따라, 미스트 필터(17-7)의 하단에 저장되어 있는 순수의 온도는, 저온 순수 탱크(11)에 저장되어 있는 순수, 즉, 해수 온도 정도의 저온이 된다.

여기서 발생하는 온도차는, 해수의 온도보다 약 5[℃] 낮아진다고 추측되며, 열역학 제2 법칙에 따라서, 온도가 높은 해수측으로부터, 수분 공급 장치(17)의 미스트 필터(17-7)의 하단측에 축적된 일정량의 온도가 낮은 순수측에, 에너지가 받아들여진다. 이에 따라, 수분 공급 장치(17)로부터 제올라이트식 고체 보일러(16)에 공급되는 물의 온도의 저하가 억제된다. 즉, 소비된 에너지가, 해수측으로부터 보급되는 것이다.

즉, 단순히, 1년을 통하여 온도 변화가 생기는 해수와의 열교환에 의해서, 해수의 열에너지를 받아들이는 것이 아니라, 미스트 필터(17-7)의 하단측의 일정량의 순수측에, 발전계의 계속적 가동에 의해 발생하는, 해수온도보다 낮은 저온원을 발생시킨다. 이 때문에, 온도차가 있는 해수의 열에너지를 받아들이는 필연성이 발생하고 있다.

이상에 의해, 제올라이트를 발열시키기 위해서 흡착시킨 미스트 상태의 수분에 의해서, 최종적으로, 해수 기원 에너지를, 과열 수증기 생성장치 내에 취입하는 것이 가능하다.

따라서, 송풍기(16-6) 및 미스트 필터(17-7)는, 수분 공급 장치(17)에 공급된 순수를, 미스트 상태의 수분으로서 생성하는 무화 장치를 형성한다.

그리고, 이 무화 장치는, 미스트 상태의 수분을 생성할 때의 기화 잠열에 의해서, 저온 순수 탱크(11)로부터 수분 공급 장치(17)에 공급되는 순수의 온도를, 저온 순수 탱크(11)에 저장한 순수와 열교환하는 물의 온도보다 저온으로 한다

즉, 과열 수증기 생성장치가 증기 터빈 등의 에너지 이용원에 정미출력할 수 있는 에너지 중에서, 대부분의 에너지량은, 해수 기원의 에너지인 해수 기원 에너지 Qws와, 태양 기원의 에너지인 태양 기원 에너지 Qin의 합으로 부여된다.

여기서, 증기 터빈(18) 등의 에너지 이용원에 정미출력할 수 있는 에너지는, 에너지 Qout(전체 시스템 출력)으로서 후술하는 식(16)으로 나타난다.

그리고, 에너지 Qout의 11/12는, 해수 기원 에너지로 추측된다. 이 때문에, 만일, 태양 기원 에너지 Qin가 0인 경우에도, 과열 수증기 생성장치는, 크게 효율을 떨어뜨리지 않고, 증기 터빈(18) 등의 에너지 이용원에 대하여, 안정된 에너지 공급이 가능하다.

한편, 도 11 중에 나타낸 바와 같이, 상기의 저온원으로부터 생성된 미스트 필터(17-7) 상부의 미스트는, 해수보다 온도가 낮은 수증기이다. 따라서, 제4 열교환기(17-4)를 통하여 공조기(17-5)를 가동하여, 예를 들면, 발전선(GS) 내의 기온 조정에 이용하여도 좋다.

(동작)

이하, 도 1로부터 도 12를 참조하여, 과열 수증기 생성장치의 동작을 설명한다.

먼저, 발전이 개시되기 전의 준비 단계에서, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)에 상온 순수를 주입한다.

여기서, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)에는, 대량의 상온 순수를 주입한다. 이에 따라, 작동중의 온도를 고려하여 환산하면, 이 단계에서 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)에 주입한 상온 순수에는, 이미, 종합 에너지의 80%에 가까운, 초기 에너지가 존재하게 된다.

따라서, 발전선(GS)은, 태양 에너지의 수집과 공급의 기지인 동시에, 순수(담수)의 저장고로서도 기능하게 된다.

그리고, 초기 동력 장치(13)를 작동시키면, 태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6)에 축적된 고온수 에너지는, 제올라이트식 고체 보일러(16)의 탈착 과정에서 함수한 제올라이트로부터, 고온의 수증기(1atm≒0.1Mp)를 방출시켜, 제올라이트 결정 캐비티를 건조하고, 동시에 제올라이트 결정내에 축열된다.

또한, 이 탈착 과정에서는, 제1 열교환기(14)와 제2 열교환기(15) 사이에 개재된, 압력 가변의 단열 압축 펌프에 의해, 제올라이트 노의 온도를, 150[℃]∼200[℃]의 범위내에서 안정시킨다.

탈착 과정에 이어 계속해서 행하는 흡착 과정에서는, 수분 공급 장치(17)로부터 공급되는 수증기와 미스트에 의해서, 제올라이트식 고체 보일러(16)가 구비한 노체(16-3) 내의 제올라이트 캐비티내에, 저에너지의 수분이 흡착하지만, 이 때에, 제올라이트는, 에너지를 원적외선으로 방출하여 수축한다.

그리고, 제올라이트가 방출한 에너지와, 그것을 흡수한 송풍공기에 사용된 고온 공기(17-1)가 제3 열교환기(17-2)에 들어가, 거기에서, 냉각수에 흡수 재생한 에너지가 전달되고, 다시, 중온 열수 탱크(7) 및 중온 열수 탱크(8)에 회수된다.

상술한 흡착 과정 및 탈착 과정에서, 제올라이트 활성 물질의 에너지 수지는 제로이지만, 흡착 과정 및 탈착 과정에서는, 저온 에너지의 물이, 고온 증기로서 방출된다.

즉, 상술한 흡착 과정 및 탈착 과정에서, 제올라이트는, 증기 발생의 촉매 효과를 발휘하게 된다. 구체적으로는, 제올라이트는, 상술한 흡착 공정 및 탈착 공정에서, 고체 보일러로서 기능하고, 이 고체 보일러에 유입한 태양열 기원의 고온수 에너지는, 고온 증기로 변환된다.

(에너지 수지)

다음에, 본 발명의 과열 수증기 생성장치가, 태양열 기원의 에너지 및 해수 기원의 에너지를 받아들여 과열 수증기를 생성할 때의, 열에너지 수지의 관계에 대하여 설명한다.

본 발명의 과열 수증기 생성장치가, 증기 터빈(18) 등의 이용원에 공급할 수 있는 정미출력 에너지량을, 에너지 Qout로 하면(도 1 참조), 에너지 Qout은, 이하의 식(1)에 의해 산출된다.

Qout=[[Qsun-Qsunloss]+[Qz-Qzo]]-Qcp'-[전기계 손실:Qloss]…(1)

여기서, Qsun은, 수광 총태양광 열에너지이며, Qsunloss는, 태양광의 열에너지를 수광할 때에, 헬리오스탯(2)에서 생기는 에너지 손실이다.

즉, Qsun-Qsunloss의 값은, 후술하는 식(5)로 정의되는 바와 같이, 과열 수증기 생성장치(계통) 내에 받아들여져 과열 수증기 생성장치 내에서 실질적으로 사용 가능한 태양광 기원의 에너지량을 의미한다.

또한, Qz는, 제올라이트식 보일러 시스템에서, 공급되는 물의 미스트의 흡착에 의해서 생성되는 에너지량이며, Qzo는, Qz와 마찬가지로, 제올라이트식 보일러 시스템에 있어서, 그 가역성을 유지하기 위해서, 물의 미스트 탈착에 필요한 에너지량이다.

즉, Qz-Qzo는, 제올라이트식 고체 보일러(16)로 생성되는, 과열 수증기 생성장치내에서 실질적으로 사용 가능한 에너지량을 의미한다.

또한, Qcp'는, 비단열 압축 펌프(16-7)에 보내지는 전체 에너지 Qcp의 누설 에너지량이다.

즉, Qcp'는, 대부분이 HTW 및 MTW로서 회수되는 에너지이다.

또한, Qloss는, 과열 수증기 생성장치계내의, 불가피적인 전기계 손실량이다.

또한, 수분 공급 장치(17)로부터 입력되는 해수 기원의 에너지량은, 이하의 식(2)에 의해 산출된다.

Qws+Qzo=Qz+Qz'…(2)

여기서, Qws는, 제올라이트식 고체 보일러(16)가, 수분 공급 장치(17)로부터 흡입한 해수 기원의 에너지량으로서, Qzo는, 제올라이트식 고체 보일러(16)의(태양열 기원의 에너지를 사용한) 에너지량이다. 마찬가지로, Qz는, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 의해 생성되는 에너지량이며, Qz'는, MTW에 회수되는 에너지량이며, Qz+Qz'는, Qws의 60∼70%가 되는 것이 실험적으로 확인되고 있다.

즉, Qz'는, 이하의 식(3)에 의해 산출된다.

Qz'≒Qws(60∼70%)…(3)

그리고, 상술한 식(2)과 식(3)을 정리하면, 비단열 압축 펌프(16-7)에 보내지는 전체 에너지 Qcp는, 이하의 식(4)에 의해 산출된다.

Qcp=Qin-Qzo+Qz…(4)

즉, 식(4)는, 태양열 기원의 에너지량 Qin와, 제올라이트식 고체 보일러(16)에 의한 생성 에너지량(Qz-Qzo)의 합으로 주어진다.

한편, Qcp는, 비단열 압축 펌프(16-7)에 공급되기 전의, 제올라이트식 고체 보일러(16)의 전체 출력 에너지량이다(Qcp'를 참조).

또한, 식(4)에서 제올라이트식 고체 보일러(16)에 입력하는 에너지량은, 태양열 기원의 에너지량의 실효 성분이기 때문에, 이하의 식(5)에 의해 산출된다.

Qin=(Qsun-Qsunloss)≡Qsun'…(5)

여기서, Qcp'는, 상술한 바와 같이, 비단열 압축 펌프(16-7) 및 비단열 압축 펌프(16-7)에 연결한 배관계로부터 누설한 에너지 총량이다. 그러나, Qcp'는 최종적으로 다층식 보온 축열 탱크(9)로 포착되는 에너지량과, 중온 열수 탱크(8) 및 고온 축열 탱크(10)에 저장한 온수로 회수되어 포착되는 에너지량을 포함한다. 이 때문에, 이후의 설명에서는, Qcp'를, 이하의 식(6)으로 나타내는 관계로부터, Qesc로 치환한다.

Qesc≒Qcp'…(6)

또한, 과열 수증기 생성장치에서, 과열 수증기를 계속해서 발생시키는 조건은, 이하의 식(7)에 의해 산출된다.

Qesc+Qz'=Qin+α…(7)

여기서, Qesc는, 기계 손실에 의한 열손실, 즉, 3층 구조의 다층식 보온 축열 탱크(9)에 의해, 최종적으로 HTW와 MTW에 회수되는 에너지량이며, α는, 해수 기원의 에너지량의 일부이다.

또한, α≤Qin이며, Qin=0일 때, 즉, 야간이나 흐린 날씨 등, 태양열 기원의 에너지가 적은 상태에서, 회수 에너지가 태양열 축열용 다층식 보온 탱크(6)에 환류하여, 계속적인 발전이 가능하다.

또한, Qesc는, 상기의 식(7)을 이용하면, 이하의 식(8)에 나타내는 바와 같이 산출된다.

Qesc=Qin+α-Qz'…(8)

그리고, 식(8)을, 상술한 식(2)에 대입하여, Qz'를 소거하면, 이하의 식(9)이 유도된다.

Qws+Qzo=Qz+Qin+α-Qesc…(9)

이상에 의해, Qws는, 이하의 식(10)에 의해 산출된다.

Qws=Qz-Qzo+Qin+α-Qesc…(10)

또한, 식(6)과 식(7)과의 관계로부터, Qcp'는, 이하의 식(11)에 의해 산출된다.

Qcp'≒Qesc=Qin+α-Qz'…(11)

여기서, Qcp'와 Qesc와의 관계를, Qcp'=Qesc로 정의하고, Qcp' 및 Qesc를, 상술한 식(1)에 대입하면, Qout는, 이하의 식(12)에 의해 산출된다.

Qout=Qin+Qz-Qzo-[Qin+α-Qz']-Qloss

=Qz-Qzo-α+Qz'-Qloss…(12)

상술한 식(2)을 변형하면, 이하의 식(13)이 성립한다.

Qz'=Qws-(Qz-Qzo)…(13)

그리고, 식(13)을 식(12)에 대입하고, Qz'를 소거하면, 이하의 식(14)가 성립한다.

Qout=Qz-Qzo-α+Qws-Qz+Qzo-Qloss

=Qws-α-Qloss…(14)

따라서, Qout로서 과열 수증기 생성장치로부터 출력되는 에너지는, 상기의 식(14)로 정의된다.

그리고, 식(11)을 이용하여, 식(14)로부터 α를 소거하면, 이하의 식(15)가 성립한다.

-α=Qin-Qesc-Qz'…(15)

그리고, 식(15)을 식(14)에 대입하면, 이하의 식(16)이 성립한다.

Qout=Qws+Qin-(Qesc+Qz')-Qloss…(16)

여기서, Qout은, 전체 시스템 출력이며, Qws는, 해수 기원의 에너지량이며, Qin는, 태양열 기원의 에너지량이며, Qesc는, 기계 손실에 의한 열손실이다. 한편, 상술한 바와 같이, 이 기계 손실은, 냉각수에 회수되는 분과, 다층 탱크계{태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6), 다층식 보온 축열 탱크(9)}로 회수되는 분을 포함한다.

또한, Qz'는, 회수 에너지이며, Qws의 60∼70% 정도이다. 한편, Qz'는, 과열 수증기 생성장치의 계내에 축적되고, Qout에는 포함되지 않는다.

또한, Qloss는, 회수 불가능한 전기계 손실량이다.

이상에 의해, 식(16)에 있어서, (Qesc+Qz') 항의 에너지는, 시스템내에 축적되고, Qout(전체 시스템 출력)로서 외부로 빼낼 수 없는 에너지가 되기 때문에, 위상(位相) 에너지로 정의할 수 있다.

즉, 본 발명의 과열 수증기 생성장치에서는, 증기 터빈 등의 에너지 이용원으로서 실질적으로 출력 가능한 에너지 Qout(전체 시스템 출력)가, 해수 기원의 에너지인 Qws와, 태양 기원의 에너지인 Qin의 합으로부터, 과열 수증기 생성장치내에 축적된다. 그리고, Qout로부터, Qout로서 외부로 나오지 않는 위상 에너지와, 불가피적인 열손실 Qloss를 뺀 출력에 의해, 본 발명의 에너지 수지를 얻을 수 있게 된다.

한편, 상술한 위상 에너지를 「i」로 정의하고, 이 위상 에너지를 Ephase=Qesc+Qz'로서 식(16)을 고쳐 쓰면, 이하의 식(17)이 성립한다.

Qout=Qws+Qin-Qloss-i×Ephase…(17)

즉, 과열 수증기 생성장치의 출력은, 복소수 표현이 되어, 실효적인 출력은 실수의 스칼라량이지만, 과열 수증기 생성장치에 보류되는 것은, 허수축 성분 및 위상 성분이 된다. 이 위상 성분은, 냉각계를 거쳐 HTW등의 보온계에 받아들여지는 동안에, 위상이 바뀌어, 실수 에너지화가 이루어진다고 생각된다. 일반적으로 생각하면, 열역학 모든 기기의 특성은, 스칼라가 아니라 복소 벡터적이고, 전자기학적인 취급이 필수불가결이라 생각된다. 이것은, 본 발명의 과열 수증기 생성장치라면, 종래에는 발산시키고 있던 열에너지를, 다층 탱크계{태양열 축적용 다층식 보온 탱크(6), 다층식 보온 축열 탱크(9)}와 냉각계로 회수하는 것이 가능해져, 축열로 바꿀 수 있기 때문이다.

그리고, 상술한 바와 같이, 에너지 Qout의 11/12는, 해수 기원의 에너지라고 추측된다. 이 때문에, 만일, 태양 기원 에너지 Qin가 0인 경우라 하더라도, 본 발명의 과열 수증기 생성장치는, 크게 효율을 떨어뜨리지 않고, 증기 터빈 등의 에너지 이용원에 대하여, 안정적인 에너지 공급이 가능해진다.

(실시예)

본 발명의 과열 수증기 생성장치를 발전선에 탑재하고, 해상에서 과열 수증기에 의한 발전을 행하는 경우에, 발전선의 규모를 검토하면, 발전선의 규모나 발전량 등은, 이하와 같이 시험계산된다.

발전선에 탑재하는 본 발명의 과열 수증기 생성장치의 전체 시스템 출력을, 10MW출력/척으로 가정한 경우, 발전선의 규모를 대형 석유 탱커 같은 수준의 배로 하면, 이 배를, 약 1만 8천척, 해양에 취항시키면 되는 것으로 시험계산된다.

이에 따라 발전 가능한 발전량은, 2005년의 일본 전국에서의 화력발전의 총출동력인, 175,767MW(전체 발전량의 64%)를 조달하는 것이 가능한 발전량이다. 한편, 이 발전량은, 일본 총무성 통계국의 데이터(2008년 제57회 일본 통계 연감, p345, 2007년 11월 발행)를 참조하여 산출하였다.

이 때, 태양열 기원의 에너지를 집광하기 위한 헬리오스탯(도 1 및 도 3 참조)의 댓수를, 헬리오스탯을 배치하는 갑판 면적 76,000㎡(원지름 환산의 등가 직경 310m)로부터 계산하면, 950대 정도가 된다. 또한, 발전선 1척당의 배수량은, 도넛형 잠수 부상체를 포함하여 약 100만톤으로 추측된다.

[산업상 이용가능성]

화석연료를 사용하지 않고, 태양열 기원의 에너지, 및 해양수 등의 수온 에너지로부터, 증기 터빈식 발전기 등의 이용원이 되는 과열 수증기를, 적은 환경 부하로 생성 가능한 과열 수증기 생성장치를 제공한다.

1 태양열 수집장
1-1 갑판 구조체
1-2 갑판 지주
1-3 선체
2 헬리오스탯
2-1 위도 방향 평면경
2-2 천정 평면경
2-3 경도 방향 평면경
2-4 각부 접이식 평면경
2-5 위치 모니터
2-6 위도 방향 제어기
2-7 경도 방향 제어기
2-8 적도의 가대
2-9 적도의 제어기
2-10 헬리오스탯 승강 지주
2-11 헬리오스탯 지주 기대
2-12 헬리오스탯 승강 축받이
2-13 헬리오스탯 승강 제어기
2-14 헬리오스탯 격납 RC캐비티
2-15 제어 전력 도입구
2-16 RC캐비티 뚜껑
3 수광 반구형 밀폐 철팬
3-1 안전밸브
3-2 빗물 드레인
4 태양열 철탑
4-1f 송수관 입구측
4-1r 송수관 복귀측
4-2 철탑 기초대
4-3 양수 펌프
5 태양
5-1 입사광
5-2 반사광
6 태양열 축적용 다층식 보온 탱크
6-1 고온수 저장고
6-2 강철제 구형 물탱크
6-3 내열 벽돌벽
6-4 중온 축열수 탱크 내벽
6-5 중온 축열수
6-6 중온 축열수 탱크 외벽
6-7 SSB용 고온수 송출구
6-8 순환 고압수 송출구
6-9 태양 가열수 수입구
6-10 태양 가열수 송출구
6-11 SSB 고온수 수구
6-12 순환 고온수 수구
6-13 중온수 출구
6-14 중온수 수구
6-15 순환 중온수 출구
6-16 순환 중온수 수구
6-17 연통관
6-18 중온 축열수 탱크 결합용 링
7 중온 열수 탱크
8 중온 열수 탱크
9 다층식 보온 축열 탱크
9-1 고온 고압 과열 수증기 저장고
9-2 강철제 구형 탱크
9-3 열절연 내열 벽돌벽
9-4 고온 축열수 탱크 내벽
9-5 고온 축열수
9-6 고온 축열수 탱크 외벽
9-7 공기 절연층
9-8 중온 축열수 탱크 내벽
9-9 중온 축열수
9-10 중온 축열수 탱크 외벽
9-11 고온 고압 과열 수증기 주입구
9-12 고온 고압 과열 수증기 송출구
9-13 고온 축열수 송출구
9-14 중온 축열수 송출구
9-15 고온 축열수 주입구
9-16 중온 축열수 주입구
9-17 고온 축열수 탱크 연통관
9-18 중온 축열수 탱크 연통관
9-19 중온 축열수 탱크 결합용 링
10 고온 축열 탱크
11 저온 순수 탱크
12 역침투압 해수 순수화 장치
13 초기 동력 장치
14 제1 열교환기
15 제2 열교환기
16 제올라이트식 보일러 시스템
16-1 제올라이트 카트리지
16-2 실린더
16-3 노체
16-4 노실 하부
16-5 노실 상부
16-01∼16-04 전자 밸브
16-6 송풍기
16-7 비단열 압축 펌프
16-8∼16-11 배관
17 수분 공급 장치
17-1 고온 공기 출력
17-2 제3 열교환기
17-3 냉열 출력
17-4 제4 열교환기
17-5 공조기
17-6 미스트 발생기
18 증기 터빈
19 복수기
20 교류발전기
21 변압기·교류직류 변환 인버터
22 전력 접속 장치
22-1 고압 전력단 회로부
22-2 고압 전력단 밀폐실
22-3 전력 접속 단자
22-4 건조공기 발생기
22-5 수중 전력 캡슐
22-6 수중 전력 케이블
22-7 전력 캡슐 계류 장치
22-8 자동 투입식 전력 케이블 권취 릴
22-9 전력 접속 케이블
22-10 수중 고압 단자
22-11 수중 전력탑
22-12 수중 전력탑 기대
22-13 수중 부설 전력 케이블
22-14 접속 로봇
22-15 원격 조작 아암
23 해저
24 도넛형 잠수 부상체
24-1 격벽
24-2 선체 제어동
24-3 선체 구동용 모터
24-4 프로펠러 스크류
24-5 계류 고정용 닻
24-6 닻 제어장치
24-7 해수 입출구멍
24-8 해수
25 해수면·파랑

Claims (9)

1. 제올라이트를 이용하여 과열 수증기를 생성하는 과열 수증기 생성장치로서,
   상기 제올라이트에 미스트 상태의 수분을 흡착시켜 제올라이트를 발열시키는 수분 공급 장치와,
   상기 제올라이트에 흡착시킨 물분자를 탈착시켜 제올라이트를 가열하는 탈착 가열 장치를 가지며 과열 수증기를 생성하는 제올라이트식 보일러 시스템과,
   내부에 저장한 순수와 해수 및 지표수 중의 적어도 한쪽과의 사이에서 열교환이 가능하고, 또한 상기 열교환된 순수를 상기 수분 공급 장치에 공급하는 저온 순수 탱크와,
   상기 수분 공급 장치에 공급된 순수를 상기 미스트 상태의 수분으로서 생성하는 무화 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 무화 장치는, 상기 미스트 상태의 수분을 생성할 때의 기화 잠열에 의해서, 상기 저온 순수 탱크로부터 상기 수분 공급 장치에 공급되는 순수의 온도를, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물의 온도보다 저온으로 하는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제올라이트식 보일러 시스템이 생성한 과열 수증기를 압축하여, 상기 제올라이트식 보일러 시스템이 생성한 과열 수증기보다 고온이고 고압인 고온 고압 과열 수증기를 생성하는 비단열 압축 펌프와,
   상기 비단열 압축 펌프가 생성한 고온 고압 과열 수증기를 저장하고, 이 저장한 고온 고압 과열 수증기를 증기 터빈식 발전기에 출력하는 고온 고압 과열 수증기 탱크를 구비한 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 고온 고압 과열 수증기 탱크는, 상기 고온 고압 과열 수증기를 저장하는 고온 고압 과열 수증기 저장고와, 상기 고온 고압 과열 수증기 저장고로부터 누설된 열에너지를 회수하는 순환수층을 구비한 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성장치.
5. 제 1 항에 있어서, 태양열 기원의 에너지에 의해서 가열된 고온수를 저장하는 고온수 저장고와,
   상기 고온수 저장고의 주위에 마련한 태양열 축열용 보온 탱크를 가지며,
   상기 태양열 축열용 보온 탱크는, 상기 고온수 저장고로부터 누설된 열에너지를 회수하는 중온도수층을 구비한 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제올라이트식 보일러 시스템은, 복수의 노체를 구비하고,
   상기 복수의 노체의 일부는, 복수의 노체를 배관으로 연결한 제1 노체열을 형성하고,
   상기 복수의 노체중의 상기 제1 노체열을 형성하고 있지 않은 노체는, 복수의 노체를 배관으로 연결한 제2 노체열을 형성하며,
   상기 제1 노체열과 상기 제2 노체열을, 상기 수분 공급 장치에 의해서 제올라이트가 수분을 흡착하는 흡착 노체열과, 상기 탈착 가열 장치에 의해서 제올라이트의 수분이 탈착되는 탈착 노체열로 교대로 전환되는 반응 전환 제어장치를 가지는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한 항에 기재된 과열 수증기 생성장치를 탑재하고, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물 위에 배치되는 발전선으로서,
   상기 탈착 가열 장치에 상기 태양열 기원의 에너지를 받아들이면서, 또한 상기 저온 순수 탱크에 해양수 기원의 에너지를 받아들이면서, 상기 과열 수증기를 생성하는 것을 특징으로 하는 발전선.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 저온 순수 탱크는, 상기 발전선의 선체 외부 중에서, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 수면 아래가 되는 위치에 부착되어, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물에 접촉하는 것을 특징으로 하는 발전선.
9. 제 7 항에 기재된 발전선과, 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물의 바닥에 부설되어 있는 수중 부설 전력 케이블을 접속하는 접속 로봇으로서,
   상기 접속 로봇은, 상기 수중 부설 전력 케이블의 단자에 상기 저온 순수 탱크에 저장한 순수와 열교환하는 물속에 배치한 수중 전력 케이블을 접속하는 원격 조작 아암을 구비한 것을 특징으로 하는 접속 로봇.

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