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公開番号2024084091
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-24
出願番号2022212893
出願日2022-12-12
発明の名称発電システム
出願人個人
代理人
主分類F02G 1/055 20060101AFI20240617BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】太陽熱、大気熱、地中熱、河川水熱、海水熱、各種排熱の低い温度の熱を有効に活用し発電出来るシステムの構築。
【解決手段】前記の10℃から30℃程度の低い温度の熱をポンプやヒートパイプにより熱交換器に集め熱媒と熱交換を行なう。
熱交換した10℃から30℃程度の低い温度の熱媒を80℃程度の温度にするため圧縮機で圧縮・昇温を行ない、圧縮・昇温した80℃程度の熱媒を半球面形状の熱線集中放射ユニットにより、スターリングエンジン発電機の受熱部を300℃から800℃程度に加熱し発電する。
熱線集中放射ユニットを経由した熱媒は膨張弁を通り低圧の低い温度となり、スターリングエンジン発電機の冷却部を冷却するため冷気入口から流入し、スターリングエンジン発電機の冷却部を冷却。冷却作用により昇温した熱媒は、暖気出口より流出する。
スターリングエンジン発電機の暖気出口より流出した熱媒は低温と高温度に分離できるボルテックスチユーブに流入し、低温に分離した熱媒は熱交換器に送込まれ太陽熱、大気熱、地中熱、河川水熱、海水熱、各種排熱と熱交換後圧縮機に流入し圧縮・昇温する。高温に分離した熱媒は直接圧縮機に流入し圧縮・昇温する。
太陽熱、大気熱、地中熱、河川水熱、海水熱、各種排熱の低い温度の熱は豊富に有りクリーンエネルギーとして地域分散・地産地消の発電システムを構築する。
特許請求の範囲【請求項１】
熱交換器と圧縮機と熱線集中放射ユニットとスターリングエンジン発電機を備えた発電システムで、
熱交換器は太陽熱、大気熱、地中熱、河川水熱、海水熱、各種排熱の低い温度の熱を熱媒と熱交換可能に構成されており、
圧縮機はその熱媒を圧縮・昇温後、熱線集中放射ユニットに供給するように構成されており、
熱線集中放射ユニットは半球面形状でスターリングエンジン発電機の受熱部に覆い被せるように組付けられており、
熱線集中放射ユニットに供給された熱媒に基づく熱線をスターリングエンジン発電機の受熱部に集中放射して加熱し発電する発電システム。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
熱線集中放射ユニットは、第１ボウル、第２ボウル、キッャプを有しており、中心を合わせる形で第２ボウルは第１ボウルの内側に配置されており、キャップは第２ボウルの端面に配置されており、第１ボウルと第２ボウルの間に熱媒が通る流路を設けられており、供給された熱媒に基づく熱線をスターリングエンジン発電機の受熱部に集中放射して加熱する請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
熱線集中放射ユニットの第１ボウルは、二重構造で外部への熱伝導を抑えるためこの空間は真空層とし、内面は鏡面にして外部への輻射熱を抑えて、流路を通る熱媒に基づく熱線を第２ボウルに向けて集中反射させるように構成されており、
第２ボウルの外面は熱線の吸収率を上げるため、内面は熱線の集中放射効率を上げるため黒色面とし、
第２ボウルとキャップの間は熱伝導を抑えかつ、熱線照射の減衰を抑えるために真空構造に構成され、供給された熱媒を基づく熱線をスターリングエンジン発電機の受熱部に集中放射して加熱する請求項１に記載の発電システム。
【請求項４】
逆カルノーサイクルの応用により圧縮機で低温の熱媒を圧縮・昇温し、熱線集中放射ユニットによりスターリングエンジン発電機の受熱部に集中放射して加熱する請求項１に記載の発電システム。
【請求項５】
膨張弁をさらに備えており、熱線集中放射ユニットを経由した熱媒は膨張弁を通り低圧の低い温度となり、スターリングエンジン発電機の冷却部を冷却するようにできる請求項１に記載の発電システム。
【請求項６】
ボルテックスチユーブをさらに備えており、スターリングエンジン発電機の暖気出口より流出した熱媒は低温と高温に分離できるボルテックスチユーブにより低温に分離した熱媒は熱交換器に送込まれ熱交換後圧縮機に流入し圧縮・昇温、高温に分離した熱媒は直接圧縮機に流入し圧縮・昇温するため構成される請求項１に記載の発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱、大気熱、地中熱、河川水熱、海水熱、各種排熱の低い温度の熱を利用し熱交換器で熱媒と熱交換、圧縮機で圧縮・昇温、さらにスターリングエンジン発電機の受熱部に熱媒による熱線を集中放射して加熱し発電する、熱線集中放射ユニットを組込んだ発電システムに関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
前記の低い温度の熱を利用する発電は発電効率が低く有効に活用されていない。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記の低い温度の熱を有効に活用し発電出来るシステムの構築が課題。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記の低い温度の熱を利用し熱交換器で熱媒と熱交換、圧縮機で圧縮・昇温、さらにスターリングエンジン発電機の受熱部に熱媒による熱線を集中放射して加熱し、低い温度の熱を有効に活用する発電するシステムの構築。
【発明の効果】
【０００５】
前記の低い温度の熱は豊富に有りクリーンエネルギーとして地域分散・地産地消の電力として役立つ。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
熱線集中放射ユニットを組込んだスターリングエンジン発電システムの概略図である。
熱線集中放射ユニットの断面図と正面図である。
熱線集中放射ユニットの正面図である。
第１ボウルの断面図と正面図である。
第２ボウルの正面図と断面図である。
キャップの断面図と正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１から図６を参照しながら、本発明の実施形態の詳細を説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の一例であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【０００８】
スターリングエンジン発電機はスターリングエンジン発電機の受熱部を３００℃から８００℃程度に加熱し、ディスプレーサーピストンにより作動ガス（ヘリュームガスなど）を移動、作動ガスは膨張・収縮し、パワーピストンを機械的な往復運動に変換、その運動エネルギーで発電機を駆動し発電する。
【０００９】
図１から図３に示す熱線集中放射ユニット１を組込んだスターリングエンジン発電システムは太陽熱、大気熱、地中熱、河川水熱、海水熱、各種排熱の１０℃から３０℃程度の低い温度の熱を例えば空気や水を媒体としてポンプやヒートパイプにより熱交換器に集め熱媒と熱交換を行なう。前記の低い温度の熱は季節や時刻で変化するため、高い温度例えば昼間は大気熱、夜間は地中熱と切換弁を設けることで、その切換と制御により複合熱源を有効に活用できる。
【００１０】
熱交換した１０℃から３０℃程度の低い温度の熱媒を８０℃程度の温度にするため逆カルノーサイクルの応用により圧縮機で熱媒を圧縮・昇温することで、投入エネルギーより数倍の高い熱エネルギー得られる。圧縮機は例えば小型で騒音の少ないスクロール圧縮機を使用。
圧縮機で圧縮し昇温した８０℃程度の熱媒は図２と図３に示す半球面形状の熱線集中放射ユニット１の頂部にある熱媒流入口１ａより熱媒流路１ｂに流入する。
（【００１１】以降は省略されています）

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