JP2001323870A - 熱サイホン発電方法及びその装置 - Google Patents

熱サイホン発電方法及びその装置

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JP2001323870A
JP2001323870A JP2000143145A JP2000143145A JP2001323870A JP 2001323870 A JP2001323870 A JP 2001323870A JP 2000143145 A JP2000143145 A JP 2000143145A JP 2000143145 A JP2000143145 A JP 2000143145A JP 2001323870 A JP2001323870 A JP 2001323870A
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Japan
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heat medium
thermosiphon
heat
riser
heat exchanger
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JP2000143145A
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English (en)
Inventor
Katsutoshi Tsushima
勝年 対馬
Masanori Inoue
正則 井上
Norikazu Yasue
經和 安江
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NIHON ECO ENERGY INST
NIHON ECO-ENERGY INSTITUTE
JFE Engineering Corp
NKK Design and Engineering Corp
Original Assignee
NIHON ECO ENERGY INST
NIHON ECO-ENERGY INSTITUTE
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
NKK Design and Engineering Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱媒体を効率よく移動させることにより、全
体として発電効率を高くすることを可能にした熱サイホ
ン発電方法及び装置を提供する。 【解決手段】 熱交換器13により熱媒体を加熱して蒸
発させ、熱交換器14によりその蒸発した熱媒体を冷却
して液化し、その液化した熱媒体が下降管12を通って
落下してタービン15を回転させて発電する熱サイホン
発電装置において、下降管12の下部側と上昇管11と
を結んだ導管20と、導管20の先端に取り付けられ上
昇管11に液滴を吐出するノズル21とを備える。ノズ
ル21とからの液滴は熱媒体の蒸気流れに乗って上昇
し、蒸気が冷却されて凝縮された液体と合流してバルク
状の液体となり、下降管12を通って落下してタービン
15を回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱サイホン発電方法
及びその装置に関し、特に発電効率の向上を可能にした
熱サイホン発電に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は従来の熱サイホン発電装置の構成
図である。これは、例えば「対馬他:熱サイホン発電、
雪氷、49巻、1987年、p.123-130」にて公開され
ている。熱サイホン発電装置は、閉鎖容器10には低沸
点熱媒体が封入され、また、この閉鎖容器10は上昇管
11及び下降管12を備えている。閉鎖容器10の底部
には熱交換器(温熱部)13が配置されており、また、
その頂部には熱交換器(冷熱部)14が配置されてい
る。更に、下降管12の下部側には発電機16を駆動す
るための水車タービン15が配置されている。
【0003】図2の熱サイホン発電装置においては、熱
交換器(温熱部)13による加熱によって熱媒体の液体
1aを蒸発させて蒸気1bにする。この熱媒体の蒸気1
bは上昇管11の中を上昇する。そして、熱媒体の蒸気
1bは、閉鎖容器10の頂部に設けられた熱交換器(冷
熱部)14による冷却によって凝縮して液体1aとな
り、下降管12を通って落下する。この落下する熱媒体
の液体1aによって、下降管12の下部側に配置されて
いる水車タービン15を回転してそれによって発電機1
6を回転させて発電する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱サイホン発電
装置においては、低沸点熱媒体を上方に移動させるため
に、低沸点熱媒体を全て蒸気に変えなければならず、こ
のため、熱交換器(温熱部)による加熱量が多くなり、
そして、それに伴って、熱交換器(冷熱部)による冷却
量も多くなり、全体として発電効率が低いという問題点
があった。
【0005】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、熱媒体を効率よく移動させ
ることにより、全体として発電効率を高くすることを可
能にした熱サイホン発電方法及び装置を提供することを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】(1)本発明に係る熱サ
イホン発電方法は、気化熱の小さな熱媒体を加熱して蒸
発させて上昇管により上方に導き、そして、蒸発した熱
媒体を上昇管の頂部側で冷却して液化させ、その液化し
た熱媒体を下降管により下方に導いて、下降管の下部に
配置されたタービンを回転させて発電させる熱サイホン
発電方法において、熱媒体の液滴を生成して上昇管に供
給し、熱媒体の蒸気流れに液滴を乗せて上昇させるもの
であり、上昇管の頂部側においてバルク状の液体とな
り、下降管を通って落下してタービンを回転させる。
【0007】(2)本発明に係る熱サイホン発電装置
は、気化熱の小さな熱媒体を加熱して蒸発させる第1の
熱交換器と、蒸発した熱媒体を上方に導くための上昇管
と、上昇管の頂部側に配置され、上昇管に導かれた蒸発
した熱媒体を冷却して液化させる第2の熱交換器と、液
化した熱媒体を下方に導くための下降管と、下降管の下
部に配置され、液化した熱媒体により回転して発電機を
駆動するためのタービンとを備えた熱サイホン発電装置
において、熱媒体の液滴を生成して上昇管に供給する液
滴発生手段を備えたものである。
【0008】(3)本発明に係る熱サイホン発電装置
は、上記(2)の発電装置において、液滴発生手段は、
下降管の下部側と前記上昇管とを結んだ導管と、導管の
先端に取り付けられ上昇管に液滴を吐出するノズルとか
ら構成されている。 (4)本発明に係る熱サイホン発電装置は、上記(2)
の発電装置において、液滴発生手段は、熱媒体に超音波
による振動を与えて液滴を生成する手段からなる。 (5)本発明に係る熱サイホン発電装置は、上記(2)
の発電装置において、液滴発生手段は、熱媒体を沸騰さ
せて液滴を生成する手段からなる。 (6)本発明に係る熱サイホン発電装置は、上記(2)
の発電装置において、液滴発生手段は、熱媒体を加圧し
て液滴を生成する手段からなる。
【0009】(7)本発明に係る熱サイホン発電装置
は、上記(2)〜(6)の発電装置において、第1の熱
交換器の温度を100℃以下とするものである。 (8)本発明に係る熱サイホン発電装置は、上記(2)
〜(7)の発電装置において、第1の熱交換器の温度と
第2の熱交換器の温度との差は10℃から50℃であ
る。
【0010】(9)本発明に係る熱サイホン発電装置
は、上記(2)〜(8)の発電装置において、第1の熱
交換器は廃熱を利用し、第2の熱交換器は雪氷を利用す
るものである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態に係る
熱サイホン発電装置の構成図である。この熱サイホン発
電装置は、図2に示された従来のものと同様に、閉鎖容
器10には低沸点熱媒体が封入され、また、この閉鎖容
器10は上昇管11及び下降管12を備えている。閉鎖
容器10の底部には熱交換器(温熱部)13が配置され
ており、また、その頂部には熱交換器(冷熱部)14が
配置されいる。更に、下降管12の下部側には発電機1
6を駆動するための水車タービン15が配置されてい
る。そして、本実施形態においては、更に、下降管12
の水車タービン15の近傍から上昇管11に導かれる導
管20が形成されており、そして、導管20の上昇管1
1側の端部には上方に開口したノズル21が形成されて
いる。
【0012】図1の熱サイホン発電装置において、閉鎖
容器10に封入される低沸点熱媒体としては、例えばフ
ロリナート(気化熱:88kJ/kg)を用いて、必要
量満たすようにする。この時、閉鎖容器10内の空気を
排除しておくと、熱媒体の円滑な流れ及び熱媒体の凝縮
性を高めるために効果的である。閉塞容器10の底部に
設置されている熱交換器(温熱部)13による加熱温度
は100℃以下である。熱交換器(温熱部)13の温度
と熱交換器(冷熱部)14の温度との差は10℃から5
0℃の間に設定される。本実施形態では例えば熱交換器
(温熱部)13の温度を30℃とし、熱交換器(冷熱
部)14の温度を5℃とする。
【0013】熱交換器(温熱部)13により加熱された
熱媒体の液体1aは蒸気1bとなって上昇管11内を上
昇し、そして、頂部に設置されている熱交換器(冷熱
部)14により冷却されて凝縮して液体となる。
【0014】水車タービン15の付近に設けられた導管
20は、落下する(即ち加圧された)熱媒体の液体1b
の一部をノズル21に導いて吐出することで、ノズル2
1から液滴1cを発生させる。この液滴を発生するため
の手段は、底部の液体1aを超音波により振動すること
によって発生させてもよいし、または、底部の液体1a
を別途加圧することによりノズル21から噴射させ発生
させてもよい。いずれにしても、液滴1cの粒径は1ミ
クロンから100ミクロン、好ましくは数ミクロンから
数十ミクロンである。熱交換器(温熱部)13を経ない
で発生された液滴1cは、熱交換器(温熱部)13の加
熱により気化した蒸気1bの上昇流に乗って、上昇管1
1内を上昇して、熱交換器(冷熱部)14により蒸気1
bが冷却されて凝縮された液体と合流して、バルク状の
液体1aとなって、下降管12を降下して水車タービン
15を回転させる。
【0015】ところで、蒸気流に乗せて運ぶことのでき
る熱媒体の液滴量は、温度条件や輸送距離(落差)にも
よるが、上方へ輸送される蒸気量の数倍から数十倍(重
量比較において)とすることが可能である。
【0016】ここで、上方への輸送が蒸気流のみの場合
と、蒸気流+液滴流の場合の効率について考える。発電
量は、熱媒体の位置エネルギー(E:kW)に比例し、
E=mghが成り立つ。ここで、m:熱媒体の落下流量
(kg/sec)、h:落差(m)、g:重力加速度
(9.8m/sec2)である。
【0017】一方、熱媒体を蒸発させるために必要な熱
量(Q:kW)は、Q=Lmである。ここで、L:熱媒
体の気化熱(kJ/kg)、m:熱媒体の落下流量であ
る。効率をη=E/Qと表すと、蒸気流のみの場合の効
率はη1=E/Q1、蒸気流+液滴流の場合の効率はη2
=E/Q2と書ける。ここで、Q1:蒸気流のみの場合の
必要な蒸発熱量、Q2:(蒸気流+液滴流)の場合の必
要な蒸気熱量である。
【0018】今、蒸気流に10倍の液滴流を乗せるとす
ると、Q2=1/11×Q1となるので、効率η2=E/
2=11E/Q1=11η1となる。従って、蒸気流の
みの場合と比較すると、効率を11倍とすることがで
き、発電効率を著しく向上させることができることが分
かる。
【0019】ところで、本発明においては、熱交換器
(温熱部)13には、これまで利用されずに捨てられて
いた、100℃以下の廃熱、例えば、ゴミ焼却炉廃熱、
下水処理廃熱、また、自然エネルギーとしての温泉熱、
地熱などの低温未利用熱が有効に利用できる。熱交換器
(冷熱部)14には、冬季において排除される雪の冷
熱、低温の河川水の冷熱などが利用できる。特に、冷熱
(冷却)に雪を利用した場合には、これまで費用をかけ
て単に捨てていたものが、発電に利用でき、利益を生み
出すという効果がある。さらに、このような自然エネル
ギーにより発電できるため、全く二酸化炭素を排出せ
ず、環境に優しい発電システムを提供することができ
る。そして、燃料を必要としない発電方法であるため、
発電コストを低く抑えることができる。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、気化熱の
小さな熱媒体を加熱して蒸発させて上昇管により上方に
導き、そして、上昇管の頂部で蒸発した熱媒体を冷却し
て液化させ、その液化した熱媒体を下降管をより下方に
導いて、下降管の下部に配置されたタービンを回転させ
て発電させる際に、熱媒体の液滴を生成して上昇管に供
給し、熱媒体の蒸気流れに液滴を乗せて上昇させて、上
昇管の頂部においてバルク状の液体としており、熱媒体
を全て蒸気に変えて熱媒体を上方に移動するのではな
く、一部を液滴の形にして上方に移動させることによ
り、加熱(温熱)の必要量を低減し、それに伴って冷却
(冷熱)の必要量も低減している。このように熱媒体の
移動を効率良く行なうことで、発電効率が向上してい
る。その結果、発電設備の建設費を低減させることが可
能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る熱サイホン発電装置
の構成図である。
【図2】従来の熱サイホン発電装置の構成図である。
【符号の説明】
10 密閉容器 11 上昇管 12 下降管 13 熱交換器(温熱部) 14 熱交換器(冷熱部) 15 水車タービン 16 発電機 20 導管 21 ノズル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 正則 東京都中央区佃2丁目11番地6号301 (72)発明者 安江 經和 横浜市鶴見区弁天町3番地 エヌケーケー 総合設計株式会社内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気化熱の小さな熱媒体を加熱して蒸発さ
    せて上昇管により上方に導き、そして、蒸発した熱媒体
    を上昇管の頂部側で冷却して液化させ、その液化した熱
    媒体を下降管により下方に導いて、下降管の下部に配置
    されたタービンを回転させて発電させる熱サイホン発電
    方法において、 熱媒体の液滴を生成して前記上昇管に供給し、熱媒体の
    蒸気流れに前記液滴を乗せて上昇させることを特徴とす
    る熱サイホン発電方法。
  2. 【請求項2】 気化熱の小さな熱媒体を加熱して蒸発さ
    せる第1の熱交換器と、蒸発した熱媒体を上方に導くた
    めの上昇管と、該上昇管の頂部側に配置され、前記上昇
    管に導かれた蒸発した熱媒体を冷却して液化させる第2
    の熱交換器と、液化した熱媒体を下方に導くための下降
    管と、該下降管の下部に配置され、液化した熱媒体によ
    り回転して発電機を駆動するためのタービンとを備えた
    熱サイホン発電装置において、 前記熱媒体の液滴を生成して前記上昇管に供給する液滴
    発生手段を備えたことを特徴とする熱サイホン発電装
    置。
  3. 【請求項3】 前記液滴発生手段は、前記下降管の下部
    側と前記上昇管とを結んだ導管と、該導管の先端に取り
    付けられ前記上昇管に液滴を吐出するノズルとから構成
    されていることを特徴とする請求項2記載の熱サイホン
    発電装置。
  4. 【請求項4】 前記液滴発生手段は、熱媒体に超音波に
    よる振動を与えて液滴を生成する手段からなることを特
    徴とする請求項2記載の熱サイホン発電装置。
  5. 【請求項5】 前記液滴発生手段は、熱媒体を沸騰させ
    て液滴を生成する手段からなることを特徴とする請求項
    2記載の熱サイホン発電装置。
  6. 【請求項6】 前記液滴発生手段は、熱媒体を加圧して
    液滴を生成する手段からなることを特徴とする請求項2
    記載の熱サイホン発電装置。
  7. 【請求項7】 前記第1の熱交換器の温度を100℃以
    下とする請求項2〜6の何れかに記載の熱サイホン発電
    装置。
  8. 【請求項8】 前記第1の熱交換器の温度と前記第2の
    熱交換器の温度との差は10℃から50℃であることを
    特徴とする請求項2〜7の何れかに記載の熱サイホン発
    電装置。
  9. 【請求項9】 前記第1の熱交換器は廃熱を利用し、前
    記第2の熱交換器は雪氷を利用するものであることを特
    徴とする請求項2〜8の何れかに記載の熱サイホン発電
    装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002195009A (ja) * 2000-12-25 2002-07-10 Kazuo Furutochi 廃熱利用の発電装置
JP2009531594A (ja) * 2006-03-31 2009-09-03 ボルター,クラウス エネルギーを変換する方法、装置およびシステム
JP5067746B1 (ja) * 2012-02-02 2012-11-07 岡本 應守 サイフォン型バイナリー発電装置
WO2014208835A1 (ko) * 2013-06-27 2014-12-31 한국에너지기술연구원 폐열 회수 발전 시스템
JP2020115060A (ja) * 2019-01-17 2020-07-30 株式会社タクマ 冷却装置および空調システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002195009A (ja) * 2000-12-25 2002-07-10 Kazuo Furutochi 廃熱利用の発電装置
JP2009531594A (ja) * 2006-03-31 2009-09-03 ボルター,クラウス エネルギーを変換する方法、装置およびシステム
US8393153B2 (en) 2006-03-31 2013-03-12 Klaus Wolter Method, device, and system for converting energy
JP5067746B1 (ja) * 2012-02-02 2012-11-07 岡本 應守 サイフォン型バイナリー発電装置
WO2014208835A1 (ko) * 2013-06-27 2014-12-31 한국에너지기술연구원 폐열 회수 발전 시스템
JP2020115060A (ja) * 2019-01-17 2020-07-30 株式会社タクマ 冷却装置および空調システム

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