JP2008190447A - Solar heat utilizing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は太陽熱を集熱して膨張機から出力を得る太陽熱利用システムに関するものである。 The present invention relates to a solar heat utilization system that collects solar heat and obtains output from an expander.
図3はこの従来の太陽熱利用システムを示すものである。この太陽熱利用システムは、太陽光を数倍から十数倍集光して集熱した太陽熱により動作流体を気化させる集光型集熱器101と、気体の動作流体を減圧させて回転出力を取り出す膨張機102と、水を流す冷却用熱交換器103と冷却用ファン104とにより気体の動作流体の顕熱と潜熱を奪い、液化した動作流体貯める液化手段105と、集光型集熱器101、膨張機102、液化手段105を順に連結し動作流体が流れる回路106と、集光型集熱器101と液化手段105とを連結する回路106に設けた動作流体を搬送する搬送手段107からなる。発電機108は膨張機102に連結している。
FIG. 3 shows this conventional solar heat utilization system. In this solar heat utilization system, the concentrating
上記太陽熱利用システムは、搬送手段107が動作流体を集光型集熱器101に送り、この集光型集熱器101が太陽熱を集光し集熱して動作流体を気化させる。
In the solar heat utilization system, the conveying means 107 sends the working fluid to the concentrating
次に、気体の動作流体が膨張機102に流入し、膨張(減圧)しながら回転出力を発電機108に伝え、発電機8が発電する。
Next, the gaseous working fluid flows into the
続いて、減圧した気体の動作流体が冷却ファン104に流入し、冷却用熱交換器103により水冷され顕熱を奪われ、さらに冷却用ファン104により空冷され潜熱を奪われ液化する。
Subsequently, the depressurized gaseous working fluid flows into the
この液化した動作流体が搬送手段107により再び集光型集熱器101に送られるサイクルを構成する(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の構成では、集光型集熱器101が動作流体を気化させるので、この集光型集熱器101の下流側の回路106の内部圧力が急激に上昇する(例えば、10気圧40℃→50気圧180℃)。
However, in the above conventional configuration, the concentrating
この結果、搬送手段107は高揚程仕様が必要になるという課題を有していた。すなわち、高揚程仕様の搬送手段107は高コストであり、大型になる。また、曇り、雨や夜間には発電できないという課題を有していた。 As a result, the conveying means 107 has a problem that a high head specification is required. That is, the high-lift specification conveying means 107 is expensive and large. Moreover, it had the subject that it was cloudy, rainy, and cannot generate electricity at night.
本発明は上記課題を解決するもので、搬送手段の低揚程化と集熱した熱を必要な時に利用可能にした太陽熱利用システムを提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a solar heat utilization system that makes it possible to use the heat generated by lowering the transport means and collecting heat when necessary.
上記従来の課題を解決するために、動作流体を搬送する搬送手段と、集熱した太陽熱により動作流体を気化させる集熱器と、気体の動作流体を減圧させて出力を取り出す膨張機と、気体の動作流体を冷却し、液化した動作流体を貯める液化手段と、前記搬送手段、前記集熱器、前記膨張機、前記液化手段を順に連結して動作流体が循環流動するようにした循環回路と、前記集熱器上流の前記循環回路を開閉する上流開閉手段と、前記集熱器下流
の前記循環回路を開閉する下流開閉手段とを備え、前記上、下流開閉手段が開状態で前記搬送手段を駆動させることで動作流体を集熱器に蓄えるとともに、前記上、下流開閉手段が閉状態で前記搬送手段を停止させ、その後動作流体が太陽熱を集熱した前記集熱器により気化すると前記下流開閉手段を開にするようにしたものである。
In order to solve the above conventional problems, a conveying means for conveying a working fluid, a heat collector that vaporizes the working fluid by the collected solar heat, an expander that decompresses the gaseous working fluid and extracts an output, and a gas A liquefying means for cooling the working fluid and storing the liquefied working fluid; and a circulation circuit for connecting the conveying means, the heat collector, the expander, and the liquefying means in order so that the working fluid circulates and flows. An upstream opening / closing means for opening and closing the circulation circuit upstream of the heat collector; and a downstream opening / closing means for opening and closing the circulation circuit downstream of the heat collector; When the operating fluid is stored in the heat collector, the conveying means is stopped while the upper and lower opening / closing means are closed, and then the operating fluid is vaporized by the heat collector collecting solar heat, the downstream Opening and closing means In which it was to be in the open.
上流開閉手段と下流開閉手段とを開にした後、搬送手段が駆動して液化手段内の動作流体を搬送して集熱器に蓄え、上流開閉手段と前記下流開閉手段とを閉にすると共に搬送手段が停止する。集熱器が太陽熱を集熱して動作流体を気化させると、下流開閉手段を開にして気体の動作流体が膨張機に流入し、膨張(減圧)しながら出力を取り出す。続いて、減圧した気体の動作流体が液化手段に流入し、冷却され液化して貯まる。 After opening the upstream opening / closing means and the downstream opening / closing means, the conveying means is driven to convey the working fluid in the liquefying means and store it in the heat collector, and close the upstream opening / closing means and the downstream opening / closing means. The conveying means stops. When the heat collector collects solar heat to vaporize the working fluid, the downstream opening / closing means is opened, the gaseous working fluid flows into the expander, and the output is taken out while expanding (depressurizing). Subsequently, the depressurized gaseous working fluid flows into the liquefying means, and is cooled and liquefied and stored.
本発明によれば、搬送手段の低揚程化と集熱した熱を必要な時に利用可能にした太陽熱利用システムを提供できるものである。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the solar heat utilization system which enabled utilization of the heat | fever which reduced the head of the conveyance means and collected heat when needed can be provided.
本発明のは、動作流体を搬送する搬送手段と、集熱した太陽熱により動作流体を気化させる集熱器と、気体の動作流体を減圧させて出力を取り出す膨張機と、気体の動作流体を冷却し、液化した動作流体を貯める液化手段と、前記搬送手段、前記集熱器、前記膨張機、前記液化手段を順に連結して動作流体が循環流動するようにした循環回路と、前記集熱器上流の前記循環回路を開閉する上流開閉手段と、前記集熱器下流の前記循環回路を開閉する下流開閉手段とを備え、前記上、下流開閉手段が開状態で前記搬送手段を駆動させることで動作流体を集熱器に蓄えるとともに、前記上、下流開閉手段が閉状態で前記搬送手段を停止させ、その後動作流体が太陽熱を集熱した前記集熱器により気化すると前記下流開閉手段を開にするようにしたものである。 The present invention includes a conveying means for conveying a working fluid, a heat collector that vaporizes the working fluid by the collected solar heat, an expander that decompresses the gaseous working fluid and extracts an output, and cools the gaseous working fluid A liquefying means for storing the liquefied working fluid, a circulation circuit in which the conveying means, the heat collector, the expander, and the liquefying means are connected in order so that the working fluid circulates, and the heat collector. An upstream opening / closing means for opening / closing the upstream circulation circuit and a downstream opening / closing means for opening / closing the circulation circuit downstream of the heat collector, and driving the conveying means with the upper and lower opening / closing means open. The working fluid is stored in the heat collector, and when the upper and downstream opening / closing means are closed, the conveying means is stopped, and when the working fluid is vaporized by the heat collector collecting solar heat, the downstream opening / closing means is opened. To do In the is.
先ずは、上流開閉手段と下流開閉手段とを開にした後、搬送手段が駆動して液化手段内の動作流体を搬送して循環回路を介して集熱器に蓄え、上流開閉手段と下流開閉手段とを閉にすると共に搬送手段が停止する。すなわち、搬送手段は循環回路の通路抵抗や高低差分等をカバーできる吐出圧力があれば搬送可能である。言い換えると、低揚程の搬送手段が採用でき、低コスト化が図れる。 First, after opening the upstream opening / closing means and the downstream opening / closing means, the conveying means is driven to convey the working fluid in the liquefying means and store it in the heat collector via the circulation circuit. The means is closed and the conveying means is stopped. In other words, the transport means can transport if there is a discharge pressure that can cover the passage resistance of the circulation circuit, the difference in height, and the like. In other words, a conveying means with a low head can be employed, and the cost can be reduced.
そして、集熱器が太陽熱を集熱して動作流体を気化させ、集熱器の内圧が上昇すると、下流開閉手段を開にして高温、高圧の気体の動作流体が膨張機に流入し、膨張(減圧)しながら出力を取り出す。続いて、減圧した気体の動作流体が液化手段に流入し、冷却され液化して液化手段に貯まる。 Then, when the heat collector collects solar heat to vaporize the working fluid and the internal pressure of the heat collector rises, the downstream open / close means is opened, and the working fluid of high-temperature and high-pressure gas flows into the expander and expands ( Take out the output while depressurizing. Subsequently, the decompressed gaseous working fluid flows into the liquefying means, is cooled and liquefied, and is stored in the liquefying means.
第2の発明は、集熱動作流体を搬送する集熱搬送手段と、集熱した太陽熱により集熱動作流体を加熱する集熱器と、集熱動作流体が動作流体を加熱する加熱用熱交換器と、前記集熱搬送手段、前記集熱器、前記加熱用熱交換器を順に連結して動作流体が循環流動するようにした集熱循環回路と、動作流体を搬送する搬送手段と、前記加熱用熱交換器を内蔵し動作流体を気化させる気化器と、気体の動作流体を減圧させて出力を取り出す膨張機と、気体の動作流体を冷却し、液化した動作流体を貯める液化手段と、前記搬送手段、前記気化器、前記膨張機、前記液化手段を順に連結して動作流体が循環流動するようにした循環回路と、前記気化器上流の前記循環回路を開閉する上流開閉手段と、前記気化器下流の前記循環回路を開閉する下流開閉手段とを備え、前記上、下流開閉手段が開状態で前記搬送手段を駆動させて動作流体を気化器に蓄えるとともに、前記上、下流開閉手段を閉状態で前記搬送手段を停止させ、その後動作流体が前記加熱用熱交換器により気化すると前記下流開閉手段を開にするようにしたものである。 The second invention is a heat collecting and conveying means for conveying a heat collecting working fluid, a heat collector for heating the heat collecting working fluid by the collected solar heat, and a heat exchange for heating in which the heat collecting working fluid heats the working fluid. A heat collecting circuit that connects the heat collecting and conveying means, the heat collector, and the heat exchanger for heating so that the working fluid circulates and flows, and a conveying means that conveys the working fluid, A vaporizer that incorporates a heat exchanger for heating and vaporizes the working fluid; an expander that decompresses the gaseous working fluid and extracts the output; a liquefaction means that cools the gaseous working fluid and stores the liquefied working fluid; A circulation circuit in which the conveying means, the vaporizer, the expander, and the liquefaction means are connected in order so that a working fluid circulates and flows; an upstream opening and closing means that opens and closes the circulation circuit upstream of the vaporizer; Downstream opening that opens and closes the circulation circuit downstream of the vaporizer And the upper and downstream opening / closing means are opened to drive the conveying means to store the working fluid in the vaporizer, and the upper and downstream opening / closing means are closed to stop the conveying means and then operate. When the fluid is vaporized by the heating heat exchanger, the downstream opening / closing means is opened.
先ずは、集熱搬送手段が集熱動作流体を、集熱循環回路を介して集熱器と加熱用熱交換器へ循環するように搬送する。そして、集熱器が太陽熱を集熱して集熱動作流体を加熱し、高温にする。すなわち、集熱器、加熱用熱交換器、集熱循環回路内の集熱動作流体は熱を蓄える作用がある。 First, the heat collecting and conveying means conveys the heat collecting working fluid so as to circulate to the heat collecting device and the heating heat exchanger via the heat collecting and circulating circuit. Then, the heat collector collects solar heat to heat the heat collection working fluid to a high temperature. That is, the heat collector, the heat exchanger for heating, and the heat collecting working fluid in the heat collecting circuit have an action of storing heat.
他方、上流開閉手段と下流開閉手段とを開にした後、搬送手段が駆動して液化手段内の動作流体を搬送して気化器に蓄え、上流開閉手段と下流開閉手段とを閉にすると共に搬送手段が停止する。すなわち、搬送手段は循環回路の通路抵抗や高低差分等をカバーできる吐出圧力があれば搬送可能である。言い換えると、低揚程の搬送手段が採用でき、低コスト化が図れる。 On the other hand, after opening the upstream opening / closing means and the downstream opening / closing means, the conveying means is driven to convey the working fluid in the liquefying means and store it in the vaporizer, and close the upstream opening / closing means and the downstream opening / closing means. The conveying means stops. In other words, the transport means can transport if there is a discharge pressure that can cover the passage resistance of the circulation circuit, the difference in height, and the like. In other words, a conveying means with a low head can be employed, and the cost can be reduced.
そして、加熱用熱交換器が気化器に蓄えた動作流体を気化させ、気化器の内圧が上昇すると、下流開閉手段を開にして気体の動作流体が膨張機に流入し、膨張(減圧)しながら出力を取り出す。続いて、減圧した気体の動作流体が液化手段に流入し、冷却され液化して貯まる。このように、太陽熱を集熱器、加熱用熱交換器、集熱循環回路内の集熱動作流体に蓄えるので、必要な時に集熱した熱を利用できる。言い換えると、太陽光があれば、集熱器が太陽熱を集熱できる。 When the heating heat exchanger vaporizes the working fluid stored in the vaporizer and the internal pressure of the vaporizer rises, the downstream open / close means is opened and the gaseous working fluid flows into the expander and expands (depressurizes). While taking out the output. Subsequently, the depressurized gaseous working fluid flows into the liquefying means, and is cooled and liquefied and stored. In this way, solar heat is stored in the heat collector, the heat exchanger for heating, and the heat collecting working fluid in the heat collecting circuit, so that the heat collected can be used when necessary. In other words, if there is sunlight, the heat collector can collect solar heat.
第3の発明は、特に、第1と2の発明の動作流体を蓄える集熱器または気化器に設けた動作流体の量を検知する量検知手段を備え、上流開閉手段と下流開閉手段とを開にして搬送手段を駆動して動作流体を集熱器または気化器に搬送し、前記量検知手段が所定の量を検知した場合前記上流開閉手段と前記下流開閉手段とを閉にすると共に前記搬送手段を停止することにより、液体の動作流体が下流開閉手段下流の循環回路に誤って流入することを防止できる。 In particular, the third invention includes an amount detecting means for detecting the amount of the working fluid provided in the heat collector or vaporizer for storing the working fluid of the first and second inventions, and includes an upstream opening / closing means and a downstream opening / closing means. Opening and driving the conveying means to convey the working fluid to the heat collector or vaporizer, and when the amount detecting means detects a predetermined amount, the upstream opening and closing means and the downstream opening and closing means are closed and the By stopping the conveying means, it is possible to prevent the liquid working fluid from inadvertently flowing into the circulation circuit downstream of the downstream opening / closing means.
具体的には、高温、高圧の気体の動作流体と共に液体の動作流体が膨張機へ流入することを防止できる。 Specifically, it is possible to prevent the liquid working fluid from flowing into the expander together with the high-temperature and high-pressure gaseous working fluid.
第4の発明は、特に、第1と2の発明の動作流体を蓄える集熱器または気化器を含む上流開閉手段と下流開閉手段との間の循環回路に設けた圧力や温度を検知する状態検知手段を備え、動作流体を前記集熱器または前記気化器に蓄え前記上流開閉手段と前記下流開閉手段とを閉にした後、前記状態検知手段の検知値が膨張機へ動作流体が流入できる状態を示す第1の閾値を超えた場合、前記下流開閉手段を開にすることにより、低温、低圧の気体の動作流体や液体の動作流体が膨張機へ流入することを防止できる。 The fourth invention is a state in which the pressure and temperature provided in the circulation circuit between the upstream opening / closing means and the downstream opening / closing means including the heat collector or vaporizer for storing the working fluid of the first and second inventions are detected. A detecting means, and after the working fluid is stored in the heat collector or the vaporizer and the upstream opening / closing means and the downstream opening / closing means are closed, the detected value of the state detecting means can flow into the expander When the first threshold value indicating the state is exceeded, by opening the downstream opening / closing means, it is possible to prevent a low-temperature, low-pressure gas working fluid or liquid working fluid from flowing into the expander.
第5の発明は、特に、第4の発明の状態検知手段の検知値が膨張機へ動作流体が流入できる状態を示す第1の閾値を超え、下流開閉手段を開にした後に、第1の閾値より小さい、状態検知手段の検知値が膨張機へ動作流体が流入できない状態を示す第2の閾値を下まわった場合、前記下流開閉手段を閉にすることにより、集熱器の能力が低下して低温、低圧の気体の動作流体や液体の動作流体が膨張機へ流入することを防止できる。 In particular, the fifth aspect of the invention includes the first detection value after the detection value of the state detection means of the fourth invention exceeds the first threshold value indicating the state in which the working fluid can flow into the expander, and the downstream opening / closing means is opened. If the detection value of the state detection means, which is smaller than the threshold value, falls below a second threshold value indicating that the working fluid cannot flow into the expander, the downstream collector is closed to reduce the capacity of the heat collector. Thus, it is possible to prevent a low-temperature, low-pressure gaseous working fluid or liquid working fluid from flowing into the expander.
第6の発明は、特に、第1と2の発明の動作流体を蓄える集熱器または気化器に設けた動作流体の量を検知する量検知手段を備え、前記量検知手段が少量を検知した場合、上流開閉手段と前記下流開閉手段とを開にして前記搬送手段を駆動して動作流体を前記集熱器または前記気化器に搬送することにより、バッチ処理的に太陽熱を利用でき、略連続して膨張機から出力が得られる。 In particular, the sixth aspect of the invention further comprises an amount detecting means for detecting the amount of the working fluid provided in the heat collector or vaporizer for storing the working fluid of the first and second inventions, and the amount detecting means detects a small amount. In this case, by opening the upstream opening / closing means and the downstream opening / closing means and driving the conveying means to convey the working fluid to the heat collector or the vaporizer, the solar heat can be used in a batch process, and is substantially continuous. The output is obtained from the expander.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1において、1は動作流体(HFC134a冷媒)を搬送するポンプなどの搬送手段、2は太陽光を十数倍集光、集熱して動作流体を気化する集光型の集熱器(例えばパネル面積30m2)であり、動作流体が通過する銅製で外径8mm、内径6mmの集熱管(図示せず)に太陽光を集光する略放物面等からなる反射面(図示せず)を内蔵している。
(Embodiment 1)
In FIG. 1, 1 is a transport means such as a pump for transporting a working fluid (HFC134a refrigerant), 2 is a concentrating collector (for example, a panel) that condenses sunlight and collects heat to vaporize the working fluid. the area 30 m 2), an outer diameter of 8mm in copper operation fluid passes, the heat collection tube having an inner diameter of 6 mm (sunlight into not shown) made of a substantially parabolic surface or the like for condensing light reflecting surface (not shown) Built-in.
3は気体の動作流体を減圧させて回転出力を取り出す膨張機(タービン)、4は液化した動作流体を貯める液化手段であり、冷却水を流す冷却用熱交換器5により気体の動作流体の顕熱を奪う第1冷却手段6と冷却用ファン7により気体の動作流体の顕熱と潜熱を奪う第2冷却手段8とからなり、冷却用熱交換器5の昇温した冷却水は貯湯タンク(図示せず)に貯められ、お風呂等に使われる。
9は循環回路であり、搬送手段1、集熱器2、膨張機3、第1冷却手段6、第2冷却手段8を順に連結したもので、動作流体が循環流動する。10は膨張機3に連結している発電機、11は集熱器2上流の循環回路9を開閉する上流開閉手段、12は集熱器2の下流の循環回路9を開閉する下流開閉手段、13,14は集熱器2と第2冷却手段8内の動作流体の量を検知する量検知手段(浮き子式や光検知式)、15は集熱器2の下流側の循環回路9内に設けた圧力を検知する状態検知部、16は太陽を検知する光センサである。
制御部(図示せず)は、搬送手段1、膨張機3、冷却用熱交換器5、冷却用ファン7を制御する。
The control unit (not shown) controls the conveying
以上のように構成された太陽熱利用システムにおいて、以下その動作を説明する。 The operation of the solar heat utilization system configured as described above will be described below.
先ずは、光センサ16が太陽光を検知し、出力が第1の所定値(200w/m2)を超え、量検知手段14が第2冷却手段8の動作流体を検知し、かつ量検知手段13が集熱器2を空と検知した場合、制御部は上流開閉手段11と下流開閉手段12を開にして、同時に搬送手段1を駆動して第2冷却手段8の液体の動作流体(例えば40℃、10気圧)を循環回路9を通して集熱器2に蓄える。
First, the
その後、制御部は上流開閉手段11と下流開閉手段12とを閉にするとともに、搬送手段1を停止する。
Thereafter, the control unit closes the upstream opening / closing means 11 and the downstream opening / closing means 12 and stops the conveying
すなわち、搬送手段1は循環回路9の通路抵抗や高低差分(例えば、屋根設けた集熱器2と庭に設けた第2冷却手段8の高低差)などをカバーできる吐出圧力があれば搬送可能である。言い換えると、低揚程の搬送手段1が採用でき、低コスト化が図れる。
That is, the transport means 1 can be transported if there is a discharge pressure that can cover the passage resistance of the
そして、集熱器2では、太陽光が反射面により集熱管に集光して、動作流体が集熱した集熱管により加熱されて気化する(例えば180℃、50気圧)。
In the
続いて、集熱器2の内圧が上昇すると、制御部は下流開閉手段12を開にして高温、高圧の気体の動作流体が膨張機3に流入する。
Subsequently, when the internal pressure of the
膨張機3では、流入した気体の動作流体が膨張(減圧)しながら回転出力を発電機10へ取り出し(例えば110℃、7気圧)、発電を開始する。
The
続いて、液化手段4では、減圧した気体の動作流体が第1冷却手段6に流入し、水冷の冷却用熱交換器5に顕熱を奪われ、続いて第2冷却手段8に流入し空冷の冷却用ファン7に顕熱と潜熱を奪われ、液化して第2冷却手段8に貯まる。
Subsequently, in the liquefaction means 4, the decompressed gaseous working fluid flows into the first cooling means 6, sensible heat is taken away by the water-cooling
さらに、詳しく動作を説明する。 Further, the operation will be described in detail.
制御部が上流開閉手段11と下流開閉手段12を開にして、同時に搬送手段1を駆動して第2冷却手段8の液体の動作流体を集熱器2に蓄える際に、量検知手段13が第2の所定値(例えば集熱器2の全容量)を検知した場合、上流開閉手段11と下流開閉手段12とを閉にするとともに、搬送手段1を停止する。
When the control unit opens the upstream opening / closing means 11 and the downstream opening / closing means 12 and simultaneously drives the conveying
この制御により、液体の動作流体が下流開閉手段12下流の循環回路9に誤って流入することを防止できる。すなわち、高温、高圧の気体の動作流体と共に液体の動作流体が膨張機23へ流入することを防止できる。
By this control, the liquid working fluid can be prevented from inadvertently flowing into the
言い換えると、動作流体の温度、圧力が低下するので、膨張機3での回転出力が十分に得られず、発電機10による発電量が搬送手段1や冷却用ファン7の電力を下まわる事態を防止する。
In other words, since the temperature and pressure of the working fluid are lowered, a sufficient rotational output from the
制御部が液体の動作流体を集熱器2に蓄え、上流開閉手段11と下流開閉手段12とを閉にした後に、動作流体は気化することにより急激に圧力上昇する(集熱器2を含む上流開閉手段11と下流開閉手段12との間の循環回路19の内部圧力)。
After the control unit stores the liquid working fluid in the
状態検知手段15の検知値が膨張機3へ動作流体が流入できる状態を示す第1の閾値(例えば60気圧)を超えた場合、下流開閉手段12を開にする。すなわち、低温、低圧の気体の動作流体や液体の動作流体が膨張機3へ流入することを防止できる。
When the detection value of the
言い換えると、膨張機3での回転出力が十分に得られず、発電機10による発電量が搬送手段1や冷却用ファン7の電力を下まわる事態を防止する。
In other words, it is possible to prevent a situation in which the rotational output of the
その後、状態検知手段15の検知値が第1の閾値より小さい、膨張機3へ動作流体が流入できない状態を示す第2の閾値(例えば50気圧)を下まわった場合、下流開閉手段12を閉にすることにより、低温、低圧の気体の動作流体が膨張機3へ流入することを防止できる。
Thereafter, when the detection value of the state detection means 15 is smaller than the first threshold value and falls below a second threshold value (eg, 50 atm) indicating that the working fluid cannot flow into the
状態検知手段15の検知値が第2の閾値を下まわる原因として、太陽光が減り集熱器2の集熱能力低下が考えられる。なお、再び状態検知手段15の検知値が第1の閾値を超えた場合、下流開閉手段12を開にする。
As a cause that the detection value of the state detection means 15 falls below the second threshold value, sunlight is reduced and the heat collecting ability of the
また、量検知手段2が少量を検知した場合、制御部は、冷却用ファン7の運転と冷却用熱交換器5へ冷却水の送水を所定時間後(例えば10分後)に停止して、気体の動作流体を全て液化して第2冷却手段8に貯める。
When the
次に、制御部は再び上流開閉手段11を開にして、同時に搬送手段1を駆動して第2冷却手段8の液体の動作流体を、循環回路9を通して集熱器22に蓄える。すなわち、バッチ処理的に太陽熱を利用でき、略連続して膨張機3から出力が得られる。
Next, the control unit opens the upstream opening / closing means 11 again, and simultaneously drives the conveying
なお、光センサ6の出力が第3の所定値(例えば、100w/m2)を下まわった場合、気象条件は曇り、黄砂、夜間と判断する。制御部が搬送手段1を駆動して第2冷却手段8の液体の動作流体を集熱器2に蓄える動作を禁止する。
When the output of the optical sensor 6 falls below a third predetermined value (for example, 100 w / m 2 ), the weather condition is determined to be cloudy, yellow sand, and night. The control unit prohibits the operation of driving the transport means 1 and storing the liquid working fluid of the second cooling means 8 in the
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2を示し、図1と同作用を行う構成については便宜上同一符号を付し、具体的な説明は実施の形態1のものを援用する。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given for the sake of convenience to the configuration performing the same operation as in FIG. 1, and the specific description of the first embodiment is used.
実施の形態1と異なるところは、集熱動作流体(例えば、機械油)を搬送する集熱搬送手段17と、集熱動作流体が動作流体(HFC134a冷媒)を加熱する加熱用熱交換器18と、集熱搬送手段17、集熱器2、加熱用熱交換器18を順に連結して集熱動作流体が循環流動するようにした集熱循環回路19と、加熱用熱交換器18を内蔵し動作流体を気化させる気化器20と、搬送手段1、気化器20、膨張機3、液化手段4を順に連結して動作流体が循環流動するようにした循環回路9と、気化器20上流の循環回路9を開閉する上流開閉手段11と、気化器20下流の循環回路9を開閉する下流開閉手段12とで構成した点である。
The difference from the first embodiment is that a heat collecting and conveying
また、21は気化器20内の動作流体の量を検知する量検知手段、22は気化器20の下流側の循環回路9内に設けた圧力を検知する状態検知部、23は集熱動作流体の温度を検知する温度検知部である。
Further, 21 is an amount detecting means for detecting the amount of the working fluid in the
先ずは、光センサ16が太陽光を検知し、出力が第1の所定値を超えた場合、制御部は集熱搬送手段17を駆動して集熱動作流体を集熱循環回路19を通して集熱器2、加熱用熱交換器18へ順に循環させる。
First, when the
その際に、集熱器2では、太陽光が反射面により集熱管に集光して、集熱動作流体が集熱した集熱管に加熱され、高温になる。すなわち、集熱器2、加熱用熱交換器18、集熱循環回路19内の集熱動作流体は熱を蓄える作用がある。
At that time, in the
他方、温度検知部23が集熱循環回路19内の集熱動作流体を第2の所定値(例えば、動作流体を気化するのに必要な温度200℃)を超えたと検知した時に、量検知手段14が第2冷却手段8の動作流体を検知し、かつ量検知手段21が気化器20を空と検知した場合、制御部は上流開閉手段11と下流開閉手段12を開にして、同時に搬送手段1を駆動して第2冷却手段8の液体の動作流体(例えば40℃、10気圧)を循環回路9を通して気化器20に蓄える。
On the other hand, when the
その後、量検知手段21が第4の所定値(例えば気化器20の全容量の半分)を検知した場合、制御部は上流開閉手段31と下流開閉手段12とを閉にすると共に搬送手段1を停止する。 Thereafter, when the amount detection means 21 detects a fourth predetermined value (for example, half of the total capacity of the vaporizer 20), the control unit closes the upstream opening / closing means 31 and the downstream opening / closing means 12 and turns the transport means 1 on. Stop.
すなわち、搬送手段1、17は循環回路9、集熱循環回路19の通路抵抗や高低差分(例えば、気化器20と庭に設けた第2冷却手段8の高低差)などをカバーできる吐出圧力があれば搬送可能である。言い換えると、低揚程の搬送手段1、17が採用でき、低コスト化が図れる。
That is, the conveying
そして、気化器20では、動作流体が加熱用熱交換器18の集熱動作流体により加熱されて気化するので、動作流体は急激に圧力上昇する。
In the
状態検知手段22の検知値が膨張機3へ動作流体が流入できる状態を示す第1の閾値を超えた場合、制御部は下流開閉手段12を開にして高温、高圧の気体の動作流体が膨張機3に流入する。
When the detection value of the state detection means 22 exceeds the first threshold value indicating that the working fluid can flow into the
膨張機3では、流入した気体の動作流体が膨張(減圧)しながら回転出力を発電機10へ取り出す。続いて、液化手段4では、減圧した気体の動作流体が第1冷却手段6に流入し、水冷の冷却用熱交換器5に顕熱を奪われ、続いて第2冷却手段8に流入し空冷の冷却用ファン7に顕熱と潜熱を奪われ、液化して第2冷却手段8に貯まる。
In the
このように、太陽熱を集熱器2、加熱用熱交換器18、集熱循環回路19内の集熱動作流体に蓄えるので、いつでも搬送手段1を駆動して膨張機3から出力が得られる。
In this way, solar heat is stored in the heat collecting working fluid in the
なお、気化器20は加熱用熱交換器18を内蔵する必要はなく、例えば、気化器20を熱交換器のような形状にし、加熱用熱交換器18を容器のような形状にしてもよい。
The
また、実施の形態1、2の状態検知手段15,22は温度を検知しても同様の制御ができる。 Further, the state detection means 15 and 22 of the first and second embodiments can perform the same control even if the temperature is detected.
以上のように、本発明にかかる太陽熱利用システムによれば、搬送手段の低揚程化と集熱した熱を必要な時に利用可能にしたもので種々の太陽熱利用が可能となる。 As described above, according to the solar heat utilization system according to the present invention, it is possible to use various types of solar heat by reducing the lift of the conveying means and using the collected heat when necessary.
1 搬送手段
2 集熱器
3 膨張機
4 液化手段
9 循環回路
11 上流開閉手段
12 下流開閉手段
13,14,21 量検知手段
15,22 状態検知手段
17 集熱搬送手段
18 加熱用熱交換器
19 集熱循環回路
20 気化器
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007026713A JP2008190447A (en) | 2007-02-06 | 2007-02-06 | Solar heat utilizing system |
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JP (1) | JP2008190447A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013227923A (en) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Homei Kyo | Power generation system using solar heat collector |
JP2014031787A (en) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | Toshiba Corp | Power generation plant and heat supply method |
WO2024014403A1 (en) * | 2022-07-12 | 2024-01-18 | キヤノン株式会社 | System for supplying carbon dioxide to plants |
-
2007
- 2007-02-06 JP JP2007026713A patent/JP2008190447A/en active Pending
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