JP2014528556A - 発電機 - Google Patents
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Abstract
Description
−水を蒸気に転換するため石炭を燃焼し、タービン内で蒸気を膨張させてタービンを回転させる、そのタービンが機械要素である
−太陽エネルギーを用いて水を蒸気に転換し、同じことを行う
−滝の力を用いてタービンを駆動する
−燃焼チャンバ内で気体を燃焼し、ピストンを駆動する(例えば内燃機関において)
−少なくとも以下のものを備える熱差動式モジュール
高温の作業媒体を含み、上記の圧力モジュールの圧力媒体と選択的に熱連通されるよう構成された第1の高温のタンクと、
低温の作業媒体を含み、上記の圧力モジュールの圧力媒体と選択的に熱連通されるよう構成された第2の低温のタンクと、
これらのタンクの間の温度差を維持するよう構成された熱機構
−高温/低温の作業媒体と熱交換プロセスを交互に行い、両タンクの高温と低温に応じた最低動作温度と最高動作温度との間で温度を変動させるよう構成された圧力媒体を備える圧力モジュールで、その圧力媒体は変換モジュールと機械的に接続され、これを稼働する
−圧力媒体の温度変動を出力エネルギーに変換するよう構成された変換モジュール
−圧力モジュールから熱差動式モジュール又は圧力モジュールへと戻って熱を伝達するよう構成された熱回収配置。
−THとTCのいずれも、周囲の温度を上回る
−THとTCのいずれも、周囲の温度を下回る
−THは周囲の温度を上回り、TCは周囲の温度を下回る。
・容器は、高圧の媒体を構成するため、既にその中で圧力媒体が予圧されている圧力容器であってもよい。圧力媒体を予圧する利点は、発電機の運転について更に詳細に論じる際に明らかになる
・容器は、その内部を通過する1つ以上のコアを備えてもよく、各コアは、熱差動式モジュールのタンクと選択的に流体連通されるよう構成されている
・コアが作業媒体のための長い単一の流路を形成する第1の直線形状と、その内部の作業媒体が同時に流れるようにコアが構成されている第2の平行形状とを少なくともとることができるよう、コアは互いに選択的に流体連通していてもよい
・1つ/複数のコアは、圧縮/圧力に対する耐性が高く、熱容量が低くかつ熱伝達率の高い材料で作られてもよい。例えば、このような材料は、炭化ケイ素、タングステン、カーバイド、チタンなどであってもよい
・圧力容器の長さLは、その直径Dよりもかなり長くてもよく、このとき、圧力容器内には、その中を通るコアを支えるための幾つかの支持体が必要な場合がある
・圧力容器は、並んで配列され、支持体部分に接続点を有する、1つ又は複数のコアを備えてもよい
・コアのうち少なくとも1つは放熱配置に取り付けられてもよく、この放熱配置は、圧力媒体と接触し、圧力媒体への熱伝達効率を上げ、その結果、作業媒体と圧力媒体との間の熱交換プロセスの効率を上げるよう構成されている
・放熱配置はコアと一体的であってもよく、或いは、コアと連結された別個の配置であってもよい。前者の場合、コアの表面積は、リブ/スパイクなどの形で増大されて形成されていてもよく、後者の場合、コアの表面に少なくとも1つの放熱部材(例えばリブ/ウィング/ブレードなど)を取り付けてもよい
・1つ又は複数のコアは自軸で回転するよう構成されてもよく、また、すべてのコアがある共通の軸(例えば圧力容器の中心軸)で回転するよう構成されてもよい
・別個の放熱配置は、それが取り付けられているコアの周りを回転するよう構成されてもよい
・別個の放熱配置は、モータで駆動するよう構成されてもよい。またこの配置は、いくつかのコアの放熱配置が単一のモータで同時に駆動するような配置であってもよい
・放熱配置を駆動するモータは、圧力容器の外側に位置してもよい
・モータの駆動シャフトは、圧力容器の両側から延長するよう構成されてもよく、また、1つが駆動シャフトとその各端部で係合する、2つのモータで駆動可能でさえあってもよい。なお、駆動シャフトは圧力容器の一端部から突出するのみである、すなわち、その第2の端部は圧力容器内にあり、容器内の圧力によって、圧力容器から押し出ようとする駆動シャフトに多大な負荷がかかりうる。この影響は甚大であることがあり、駆動シャフトは圧力容器から「射出」される危険がある
・それぞれのコアには、作業媒体内での熱伝達を上げるよう構成された内部配置を取り付けることもでき、このことによって、圧力媒体と作業媒体との間の熱交換プロセスの効率が向上する
・一例によれば、内部配置は静的な配置であってもよく、すなわち、ただ単にコア内部にあってもよい。他の例によれば、内部配置は、コア内部で移動/回転し、コアを通過する作業媒体を循環させるよう構成された動的な配置であってもよい
・また、内部配置は、(例えばアルキメディアン・スクリューのように)作業媒体をコアに沿って盛んに移動させるよう構成されてもよい
・比較的長い圧力容器の場合、圧力容器は2つ又はそれ以上のコアを備えてもよく、これらのコアは、互いに直線状に接続され、また2つの隣り合うコアの間の接合点にはシールされた支持体が設けられてもよい
・上記の容器内の圧力媒体は予圧されていてもよく、また、2000〜8000atm、より詳細には3000〜7500atm、更に詳細には4000〜7000atm、更に詳細には5000〜6500atmの範囲の圧力下にあってもよい。なお、圧力容器を製造する材料が適切であれば、圧力媒体をより高圧で予圧することも可能である
・圧力媒体の熱膨張率は、100〜1200、より詳細には250〜1100、更に詳細には500〜1000、更に詳細には600〜900の範囲であってもよい
・圧力媒体は、臭化エチル、水、n−ペンタン、エチルエーテル、メタノール、エタノール、水銀及び酸からなる群から選択されてもよい。
(a)第1面と、反対側の第2面とを有する、概ね平らな板を用意する
(b)上述のミクロ構造を、上述の第1面に予め形成する
(c)大きさと形状が上述の板と対応する非貫通の空洞が形成された型を用意する、この空洞は、底面を有し、また、型の表面は開口部を有する
(d)上述の板を上述の空洞に配置するが、その際、上述の第2面が上述の底面に一致し、上述の第1面が空洞の開口部の方向を向き、上述の第1面と上述の開口部との間に空間が残るようにする
(e)空洞に充填剤を導入し、ミクロ構造の間に形成された空間も含め、上述の空間を充填する
(f)上述の充填剤を凝固し、上述の板と凝固した充填剤とによって構成される単一の板を形成する、この板は、上述の充填剤によって構成された第1面と、元の板の第2面によって構成された第2面とを有する
(g)上述の単一の板を変形し、少なくとも部分的にシリンダ状の形状を得て、上述の単一板の第2面が上述のシリンダの外面を構成し、上述の単一板の第1面が上述のシリンダの内面を構成するようにする
(h)上述の単一板から上述の充填剤を除去することで、元の板の内面上にミクロ構想を形成する
(I)ミクロ構造を有する内面上に最終仕上げを行う。
基本形状
a)入口弁と出口弁を選択して開き、高温タンクと圧力容器との間を流体連通させ、高温の作業媒体が、導管を通って高温タンクから入口弁へ入り、出口弁を出て高温タンクへと戻る。高温の作業媒体と圧力媒体との間の熱交換プロセスの結果、前者は冷却され、その一方で後者はその最高動作温度に加熱される。加熱時には、圧力媒体の体積が増加し、一方向にピストンを移動させる
b)入口弁と出口弁を選択して開き、低温タンクと圧力容器との間を流体連通させ、低温の作業媒体が、導管を通って低温タンクから入口弁へ入り、出口弁を出て低温タンクへと戻る。低温の作業媒体と圧力媒体との間の熱交換プロセスの結果、前者は加熱され、その一方で後者はその最低動作温度に冷却される。冷却時には、圧力媒体の体積が減少し、逆の方向にピストンを移動させる。
−高温タンクに戻る際、冷却された高温の作業媒体は、ヒートポンプのコンデンサ端部から更なる熱を自由に吸収することができ、媒体を元の高温に戻すことができる
−低温タンクに戻る際、加熱された低温の作業媒体は、外部環境に少なくともいくらかの熱を放出することができ、その温度を下げて元の低温に戻すことができる
−工程(a)から工程(b)に切り換える際に、導管の長さに応じて、低温タンクと流体連通させるために入口弁の位置を選択的に切り換えた後に、低温タンクと流体連通させるために出口弁の位置を選択的に切り換えることを遅らせることは有益でありうる。この方法により、工程(b)の開始後、導管内に含まれる高温の作業媒体がまず出口ラインを通って高温タンクに押し出され、その後に初めて出口弁が選択的に切り換えられ、低温タンクと流体連通しうる。同じことは、工程(b)から工程(a)に切り換えるときにも当てはまる。
直接回収形状
被冷却タンク形状
二重運転
a)同時サイクル−両方の圧力容器が上記の工程(a)及び(b)の両方を並行して行う。換言すれば、発電機サイクルのどの時点でも、一方の圧力容器の圧力媒体の温度が他方の圧力容器の圧力媒体の温度と類似している、すなわち、両方の圧力媒体は同時に加熱され、同時に冷却される。この配置では、発電機は2つのモータアセンブリを備えてもよく、その各々は、それぞれのピストンによって駆動される
b)交互サイクル−圧力容器は、工程(a)及び(b)をオフセットで行う、例えば、一方の圧力容器がサイクルの工程(a)を行うとき、他方の圧力容器は、サイクルの工程(b)を行う。換言すれば、一方の圧力容器の圧力媒体が加熱されるとき、他方の圧力容器の圧力媒体は冷却され、その逆もまた同じである。この配置では、発電機は1つのモータアセンブリを備えてもよく、モータアセンブリは2つのピストンによって駆動される(すなわち、両ピストンは互いに同期して往復運動しうる)。
中温タンク形状
(a´)[工程(a)の後]中温の作業媒体が中温タンクから圧力容器の導管を通過することによって、(その間の熱交換プロセスを介して)圧力媒体の温度を、最高動作温度から(最高動作温度と最低動作温度との間の)中間動作温度まで低下させる
(b´)[工程(b)の後]中温の作業媒体が中温タンクから圧力容器の導管を通過することによって、(その間の熱交換プロセスを介して)圧力媒体の温度を、最低動作温度から(最高動作温度と最低動作温度との間の)中間動作温度まで上昇させる。
交差形状
(a´´)[工程(a´)の後]中温の作業媒体WMは、一方の圧力容器PVの導管を出た後、交差ラインCOLを経由して、他方の圧力容器PVの入口弁に供給され、その内部で圧力媒体を加熱し始め、その後にはじめてもう1つの出口弁を経由して中温タンクへと戻る
(b´´)[工程(b´)の後]中温の作業媒体WMは、一方の圧力容器PVの導管を出た後、交差ラインCOLを経由して、他方の圧力容器PVの入口弁に供給され、その内部で圧力媒体を冷却し始め、その後にはじめてもう1つの出口弁を経由して中温タンクへと戻る。
熱勾配回収形状
−長さがLであって、断面がD<<Lであるチューブ
−類似の特徴を有する螺旋状のチューブ
−上記の性質の流路を形成するような、タンク内に位置する螺旋状の面
−各々が上記の性質を有する複数の流路が形成された閉じ込め型の迷路
でありうる。
(b´´´)[工程(b)の前に行われる]低温の作業媒体が、圧力容器の導管を通って圧力媒体との熱交換プロセスによって加熱されるが、低温タンクに戻る代わりに、勾配タンクに導入される。圧力容器を出る低温の作業媒体の最初の部分は、(圧力媒体がこの熱交換プロセスの間に次第に冷却されるため)最後の部分よりも高い温度で勾配に到達することがわかっている。勾配タンクの設計によって、これらの部分をそれぞれの温度に維持することができるため、最終的には勾配タンク内の最上部分の温度が最も高く、勾配タンク内の最下部分の温度が最も低い。
(b´´´´)[工程(b)の後に行われる]勾配タンクの作業媒体は圧力容器を通ってLIFO(後入先出)の順序で再循環し直されることにより、圧力媒体を次第に中温に加熱し、その後に初めて運転工程(a)を始める。
第1段階では、先に説明した(勾配タンクがない)例と同様に、温度がTHOTの高温の作業媒体が一方の圧力容器を通過して、その内部に含まれる圧力媒体を加熱し、その一方で同時に、TCOLDの温度の低温の作業媒体がもう一方の圧力容器を通過して、その内部に含まれる圧力媒体を冷却する。この段階の後、一方の圧力容器内の圧力媒体はTHOT´<THOTの温度に加熱され、もう一方の圧力容器内の圧力媒体はTCOLD´>TCOLDの温度に冷却される。
加熱された圧力容器の勾配タンク(すなわち、第1のビートの間に用いられた、加熱された中温の作業媒体を含む勾配タンク)からの作業媒体が、低温の作業媒体によってTCOLD´の温度に予め冷却された圧力媒体を含む反対の(冷却された)圧力容器を通過し、冷却された圧力容器の勾配タンク(すなわち、第1のビートの間に用いられた、冷却された中温の作業媒体を含む勾配タンク)からの作業媒体が、高温の作業媒体によってTHOT´の温度に予め加熱された圧力媒体を含む反対の圧力容器を通過する。
アキュムレータ形状
(a)T´>Tならば、検知ユニットはこの数値を制御ユニットに提供し、そして制御ユニットは(例えば冷却ファンの回転速度を上げることによって)放熱器ユニットの冷却速度を上げ、温度T´を下げる
(b)T´<Tならば、検知ユニットはこの数値を制御ユニットに提供し、そして制御ユニットは(例えば冷却ファンの回転速度を下げることによって)放熱器ユニットの冷却速度を下げ、温度T´を上げる。
−複数の圧力容器−発電機の各側(左/右)に4つの圧力容器が備えられ、その各々の構造は、先の例に関して説明した圧力容器の構造と類似している
−直線状のコア接続−各容器は6つのコアを備えるが、先の例とは対照的に、これらのコアは、作業媒体の流路を長く(先に開示したような平行接続と比べて6倍の長さに)形成するよう、互いに直線状に接続される
−直線状の容器接続(作業媒体)−各側の4つの圧力容器のコアは、作業媒体の流路を更に長く形成するよう、互いに直線状に接続される
−直線状の容器接続(圧力媒体)−各側の4つの圧力容器の高圧の媒体を含む区画も、高圧接続によって互いに流体連通され、これによって長い圧力媒体の流路を形成する
−外部の低温タンク−A/Cユニットの蒸発器で構成される低温タンクは、外部環境にさらされ、その中を通っての作業媒体の循環には用いられない。
a)高温の作業媒体がA/Cユニットのコンデンサ端部から24のコア(4つの圧力容器それぞれに6つのコア)の長さに沿って運ばれ、これによって圧力媒体の温度をその最高動作温度に上げ、同時により低い温度に冷却される
b)冷却された高温の作業媒体は、4つめの圧力容器の最後のコアを出て、内部に残ったままの熱の少なくとも余分な部分をそこから放出するために放熱器を通過した後、A/Cユニットのコンデンサ端部へと戻される
c)室温である中温の作業媒体は、中温タンクから4つの圧力容器の24のコアすべてを通過し、これによって圧力媒体の温度を最高動作温度を下回る温度に更に下げ、同時により高い温度に加熱される
d)中温の作業媒体は、最後のコアから勾配タンクへと流れてそこで蓄積されるため、勾配タンクに入る中温の作業媒体の最初の部分の温度が最も高く、勾配タンクに入る最後の部分の温度は最も低い
e)室温である中温の作業媒体は、中温タンクから4つの圧力容器の24のコアすべてを通過し、これによって更に圧力媒体の温度を最低動作温度に下げ、同時により高い温度に加熱される
f)中温の作業媒体は、最後のコアを出て、いかなる余分な熱をも外部環境に放出するために放熱器を通過しながら、中温の作業タンクへと戻る
g)加熱された中温の作業媒体は、勾配タンクから4つの圧力容器のコアを通過し、これによって圧力媒体を最低動作温度を上回る温度に徐々に加熱するが、温度はそれでもなお最高動作温度を下回る。段階的な加熱は、勾配タンクに入る(最も低い温度でもある)最後の部分が最初にコアを流れるLIFO配置を用いることによって達成される
h)中温の作業媒体は、最後のコアを出て、いかなる余分な熱をも外部環境に放出するために放熱ユニットを通過しながら、中温タンクへと流れる
I)工程(a)から繰り返し。
−圧力媒体を予圧すると、その熱伝達率は上がる
−圧力媒体を予圧すると、圧力媒体の体積の膨張率は下がる
−圧力媒体を予圧すると、圧力媒体の密度は上がる
−圧力媒体の密度が高いほど、圧力下での体積変化に対する感受率は低くなる
−圧力媒体を予圧すると、圧力媒体の密度は上がる
−圧力媒体を予圧すると、その熱容量は下がる
−圧力媒体を予圧すると、圧力媒体の粘性は増す。
−発電機の運転中、1つの運転工程から次の工程へと移るとき、入口弁を選択的に開くことよりも出口弁を選択的に開くことを遅らせることが有益でありうる。例えば、工程(a)の間、高温の作業媒体がコアを通過するため、入口弁と出口弁がいずれも高温タンクと流体連通され、工程(b)の間、低温の作業媒体がコアを通過し、入口弁と出口弁がいずれも低温タンクと流体連通される。(a)から(b)に移行するとき、出口弁の選択的な切り換えを遅らせ、まずは、コアに含まれるすべての高温の作業媒体が完全に高温タンクに戻るまで出口弁が高温タンクと流体連通した状態を保ち、その後に初めて出口弁を低温タンクと流体連通した状態に切り換えることが有益でありうる
−コア内部での静止螺旋は、作業媒体から熱を吸収しないように、熱伝達率が極めて低い材料で作られてもよい。このような材料の例は、熱伝達率が約0.1であるガラス繊維でありうる
−発電機は幾つかの勾配タンクを備えてもよく、そのうちいくつかは高温の作業媒体とともにのみ使用され、その他のものは低温の作業媒体とともにのみ使用されるよう設計される
−コアには補強リブが形成されてもよく、これにより圧力に対するコアの抵抗力が増す。抵抗力の増大によって、コアの壁の厚さを薄くし、これにより作業媒体と圧力媒体との間の熱伝達を増大することができる
−アキュムレータは、中に含まれる作業媒体の沸点を上げるよう予圧されてもよく、これによってより多くの熱を吸収することができる
−アキュムレータ自体は、作業媒体サブシステムのためのバックアップとして用いられてもよい
−発電機は、コンプレッサの制御とこれによる空気調整ユニットのCOP、弁の動作などの制御を含め、発電機の運転を最適化するよう構成されたコントローラを備えてもよい
−アキュムレータは2つの区画を備えてもよく、1つは高温の貯蔵媒体を含み、もう1つは低温の貯蔵媒体を含む
−アキュムレータの区画は、勾配タンクと同様にその内部において熱勾配を維持するため、垂直方向に並べてもよい
−約1MWを生産する発電機の重さは、約30トンであってもよい。また、約100平方メートルの広さを占める
−アキュムレータは、湯/冷水を家庭/オフィス/工場などに供給するための直接の供給源として用いられてもよい
−アキュムレータユニットの使用によって、(アキュムレータがヒートポンプを用いて稼働すると)発電機の総電力容量をほぼ66%低減することができ、これによって発電機システムの大きさをほぼ2/3低減することが可能である。
a)高温の作業媒体WMが高温タンクから入口弁Iへと送られ、導管Cを通って、出口弁Oから出て高温タンクへと戻る。高温の作業媒体WMと圧力媒体PMとの間での熱交換プロセスの結果、後者が最高動作温度まで加熱される一方で、前者は冷却される。加熱の際、圧力媒体PMの体積は増加し、ピストンPの右方向への位置ずれを起こす
b)低温の作業媒体WMが低温タンクから入口弁Iへと送られ、導管Cを通って、出口弁Oから出て低温タンクへと戻る。低温の作業媒体WMと圧力媒体PMとの間での熱交換プロセスの結果、後者が最低動作温度まで冷却される一方で、前者は加熱される。冷却の際、圧力媒体PMの体積は減少し、ピストンPの左方向への位置ずれを起こす。
−高温タンクに戻る際、冷却された高温の作業媒体WMは、元の高温に戻るため、ヒートポンプのコンデンサ端部から更なる熱を自由に吸収する
−低温タンクに戻る際、加熱された低温の作業媒体WMは、温度を下げて元の低温に戻るため、外部環境へと少なくとも多少の熱を放出する
−導管Cの長さに応じて、低温タンクと流体連通させるために入口弁Iの位置を選択的に切り換えた後に、低温タンクと流体連通させるための出口弁Oの位置の選択的切り換えを遅らせることは有益でありうる。この方法では、工程(b)の開始後、導管Cの中にある高温の作業媒体WMがまずその出口ラインOLを通って高温タンクへと押し流され、その後にはじめて、低温タンクと流体連通させるため、出口弁Oが選択的に切り換えられる。同様のことは、工程(b)から工程(a)に切り換える際にも当てはまる。
(a´)[工程(a)の後]中温の作業媒体WMが中温タンクから圧力容器の導管を通過することによって、(その間の熱交換プロセスを介して)圧力媒体PMの温度を、最高動作温度から(最高動作温度と最低動作温度との間の)中間動作温度に低下させる
(b´)[工程(b)の後]中温の作業媒体WMが中温タンクから圧力容器の導管を通過することによって、(その間の熱交換プロセスを介して)圧力媒体PMの温度を、最低動作温度から(最高動作温度と最低動作温度との間の)中間動作温度に上昇させる。
(a´´)[工程(a´)の後]中温の作業媒体WMは一方の圧力容器PVの導管を出た後、交差ラインCOLを経由して、他方の圧力容器PVの入口弁へと向かい、その中の圧力媒体を加熱し始め、その後にはじめてもう1つの出口弁を経由して中温タンクへと戻る
(b´´)[工程(b´)の後]中温の作業媒体WMは一方の圧力容器PVの導管を出た後、交差ラインCOLを経由して、他方の圧力容器PVの入口弁へと向かい、その中の圧力媒体を冷却し始め、その後にはじめてもう1つの出口弁を経由して中温タンクへと戻る。
(b´´´)[工程(b)の前に行われる]低温の作業媒体WMが、圧力容器PVの導管を通り抜けて圧力媒体との熱交換プロセスを介して加熱されるが、低温タンクに戻る代わりに、勾配タンクに導入される。圧力容器を出る低温の作業媒体の最初の部分は、(圧力媒体PMがこの熱交換プロセスの間に次第に冷却されるため)最後の部分よりも高い温度で勾配に到達することになることがわかる。勾配タンクの設計によって、これらの部分をそれぞれの温度に維持することができるため、最終的には勾配タンクの最上部に温度が最も高い部分が、勾配タンクの最下部に温度が最も低い部分があることになる
(b´´´´)[工程(b)の後に行われる]勾配タンクの作業媒体は、LIFO(後入先出)の順序で圧力容器を通って再循環されることにより、圧力媒体を次第に中温に加熱し、その後に初めて運転工程(a)を始める。
I)まず圧力媒体が(高温タンク110からの高温水によって)約25℃から約32〜35℃に加熱され、ピストンが初期の位置から第1端部の位置に移動する
II)圧力媒体が(中温水タンク130からの中温水によって)32〜35℃から約25℃に冷却され、ピストンは初期の位置に戻る
III)圧力媒体が(低温タンク120からの低温水によって)約25℃から約15〜18℃に冷却され、ピストンが初期の位置から第2端部の位置に移動する
IV)圧力媒体が(中温水タンク130からの中温水によって)15〜18℃から約25℃に加熱され、ピストンは初期の位置に戻る。
a)同時サイクル−左右の圧力容器200L、200Rがともに、上記の工程(I)〜(IV)を並行して行う。換言すれば、発電機サイクルのいかなるときにも、右圧力容器200Rの圧力媒体の温度は、左圧力容器200Lの圧力媒体の温度と類似であり、すなわち両圧力媒体は同時に加熱され、同時に冷却される
b)交替サイクル−圧力容器200L、200Rは、工程(I)〜(IV)をオフセットで行う、例えば、右圧力容器200Rがサイクルの工程(I)を行うとき、左圧力容器200Lはサイクルの工程(III)を行う。換言すれば、右圧力容器200Rの圧力媒体が加熱されるとき、左圧力容器200Lの圧力媒体は冷却され、その逆もまた同様である。
(a)(I)高温タンク110´から出た高温の作業媒体が圧力媒体を加熱すべく右圧力容器200Rを通過し、ラインPHRを通って再び高温タンク110´へと循環される(ラインL1、L2)
(II)同時に、高温タンク120´から出た低温の作業媒体が圧力媒体を冷却すべく左圧力容器200Lを通過し、ラインPCRを通って再び低温タンク120´へと循環される(ラインL1、L3)
(III)各圧力容器200R´、200L´の圧力媒体がそれぞれ所望の高温THOT/TCOLDに到達するまで、工程(a)が継続する
(b)(I)中温タンク130´から出た中温の作業媒体は、高温の圧力媒体によって加熱されるべく圧力容器200R´を通過し、これによって高温の圧力媒体から熱を取り除く
(II)同時に、中温タンク130´から出た中温の作業媒体は、低温の圧力媒体によって冷却されるべく圧力容器200L´を通過し、これによって低温の圧力媒体に熱を与える
(c)(I)加熱された中温の作業媒体は、内部に温度勾配を有する勾配タンク600Rへと運ばれるため(ラインL1、L4)、勾配タンク600Rの上部は、勾配タンク600Rの下部よりも高い温度に加熱された中温の作業媒体を含む
(II)同時に、冷却された中温の作業媒体は、内部に温度勾配を有する勾配タンク600Lへと運ばれるため(ラインL1、L4)、勾配タンク600Rの上部は、勾配タンク600Lの下部よりも低い温度に冷却された中温の作業媒体を含む
(III)この工程は、中温の作業媒体が各勾配タンク600R、600Lの中において所望の温度に到達するまで継続する
(d)(I)加熱された中温の作業媒体は、勾配タンク600Rから発電機の前部へと運ばれ、そこで左圧力容器200L´に再び入り(図17AのラインL6H、L7Cを参照)、これによって、低温の圧力媒体に更に熱を与え、TINTERMEDIATEに近い温度に戻るまで加熱する
(II)同時に、冷却された中温の作業媒体は、勾配タンク600Lから発電機の前部へと運ばれ、そこで右圧力容器200R´に再び入り(図17AのラインL6C、L7Hを参照)、これによって、高温の圧力媒体から更に熱を取り除き、TINTERMEDIATEに近い温度に戻るまで冷却する
(III)この工程は、両圧力容器200R´及び200L´の圧力媒体がTINTERMEDIATEの温度になるまで継続する
L3−圧力容器を通った低温水を低温タンク120´へと戻す
L5´、L5R´、L5L´−放熱器を通過した中温水を中温タンク130´へと戻す
L8−中温の作業媒体を中温タンク130へと戻す
L9−中温水を勾配タンク600R、600Lに向かって発電機の後部に戻す
V1−以下のラインへの入口/出口を有する主前方弁
LH−高温タンク110´からの出口パイプ
LC−低温タンク120´からの出口パイプ
L10−アキュムレータ配置590につながる出口パイプ
L−作業媒体を圧力容器200´へと導く主コアライン
L6C、L6H−作業媒体を勾配タンク600から反対の圧力容器200´へと導く交差ライン
V2−以下のラインへの入口/出口を有する補助前方弁
L5L´、L5R´(L5´から分岐)−中温の作業媒体を中温で勾配タンク600から導くライン
L8−中温の作業媒体を中温タンク130´へと戻す
L9−中温の作業媒体を発電機1´の後部へと導き圧力を供給する
V3−以下のラインへの入口/出口を有する主後方弁
L1−圧力容器200´のコアから作業媒体を導く
L2−高温の作業媒体を高温タンク110´へと戻す
L3−低温の作業媒体を低温タンク120´へと戻す
L4−中温の作業媒体を勾配タンク600へと導く
L9−中温の作業媒体を発電機1´の後部へと導き圧力を供給する
V4−以下のラインへの入口/出口を有する補助後方弁
L4−中温の作業媒体を勾配タンク600へと導く
L5−中温の作業媒体を勾配タンク600へと導く
L6C、L6H−作業媒体を勾配タンク600から反対の圧力容器200´へと導く交差ライン
S1−上述のサイクル前半の工程(a)(I)と同じ−15℃の温度THOTの高温の作業媒体がコアをt≒10秒からt=15秒まで通過する
S2−上述のサイクル前半の工程(b)(I)と同じ−温度がTINTERMEDIATEの中温の作業媒体がコアをt=15秒からt≒20秒まで通過する
S3−上述のサイクル前半の工程(d)(I)と同じ−反対の圧力容器200´の勾配タンク600からの勾配温度の冷却された中温の作業媒体がコアをt≒20秒からt≒25秒まで通過する
S4−圧力容器の役割が入れ替わる上述のサイクル後半の工程(a)(I)と同じ−TCOLDの低温の作業媒体がコアをt≒25秒からt≒30秒まで通過する
S5−上述のサイクル後半の工程(b)(I)と同じ−TINTERMEDIATEの中温の作業媒体が圧力容器200´をt≒30秒からt≒35秒まで通過する
S6−上述のサイクル後半の工程(d)(I)と同じ−反対の圧力容器200´の勾配タンク600からの勾配温度の加熱された中温の作業媒体が、コアをt≒35秒からt≒40秒まで通過する
(a)第1面F1と反対側の第2面F2とを有する一般的に平らな板1000´を設ける
(b)2つのうち1つにはミクロ構造1100形成のための対応する表面MSが形成された2つの押輪W1、W2を用いて、第1面F1上にミクロ構造1100を予め形成する
(c)大きさと形が板1000´と対応し、非通過の空洞Cが形成された型Mを設ける、その空洞Cは型Mの表面上に基底面と開口部とを有する
(d)第2面F2が基底面に対して一致し、第1面F1が空洞Cの開口部を向くよう空洞に板1000´を置き、第1面F1と開口部との間に空間が残るようにする
(e)ミクロ構造MSの間に形成された空間を含め、溶加材Fを空洞Cに導入して空間を充填する
(f)溶加材Fを凝固させて、板1000´及び凝固した溶加材Fで構成され、溶加材によって構成される第1面と、元の板1000´の第2面で構成される第2面F2とを有する単板を形成する
(g)圧力ブロックPBと変形鋳型Dによって単板を変形させ、単一板1000´の第2面F2がシリンダの外面を、また単一板の第1面がシリンダの内面を形成するような径Dmを有する、少なくとも部分的には円筒状の形を得る
(h)溶加材Fを単板1000´から除去し、これによって元の板1000が、その内面上に形成されるミクロ構造MSを有する
(I)ミクロ構造を有する内面に最後の仕上げを行う。
(a)高温タンク2110から高温水が出て、温度THで圧力容器を通過し、そこに含まれる圧力流体を加熱する。この結果、圧力流体はThot>TENV(しかしThot<TH)の温度に加熱され、同時に高温の作業媒体はTH−Cooled<THの温度に冷却される
(b)低温タンク2120から低温の作業媒体が出て、TC<TENVの温度で圧力容器を通過し、そこに含まれる加熱された圧力流体を冷却する。この結果、圧力流体はThotの温度からTcold>TCの温度に冷却され、同時に低温水をTC−Heated>TCに加熱する。
−複数の圧力容器−発電機の各側(左/右)に4つの圧力容器が備えられ、その各々の構造は、先の例に関して説明した圧力容器の構造と類似している
−直線状のコア接続−各容器は6つのコアを備えるが、先の例とは対照的に、これらのコアは、作業媒体の流路を長く(先に開示した平行接続と比べて6倍の長さに)形成するよう、互いに直線状に接続される
−直線状の容器接続(作業媒体)−各側の4つの圧力容器のコアは、作業媒体の流路を更に長く形成するよう、互いに直線状に接続される
−直線状の容器接続(圧力媒体)−各側の4つの圧力容器の高圧の媒体を含む区画も、高圧接続によって互いに流体連通され、これによって長い圧力媒体の流路を形成する
−外部の低温タンク−A/Cユニットの蒸発器で構成される低温タンクは、外部環境にさらされており、その中を通っての作業媒体の循環には用いられない。
a)高温の作業媒体がA/Cユニットのコンデンサ端部から24のコア(4つの圧力容器それぞれに6つのコア)の長さに沿って運ばれ、これによって圧力媒体の温度をその最高動作温度に上げ、同時により低い温度に冷却される
b)冷却された高温の作業媒体は、4つめの圧力容器の最後のコアを出て、内部に残ったままの熱の少なくとも余分な部分をそこから放出するために放熱器を通過した後、A/Cユニットのコンデンサ端部へと戻される
c)室温である中温の作業媒体は、中温タンクから4つの圧力容器の24のコアすべてを通過し、これによって圧力媒体の温度を最高動作温度を下回る温度に下げ、同時により高い温度に加熱される
d)中温の作業媒体は、最後のコアから勾配タンクへと流れてそこで蓄積されるため、勾配タンクに入る中温の作業媒体の最初の部分の温度が最も高く、勾配タンクに入る最後の部分の温度は最も低い
e)室温である中温の作業媒体は、中温タンクから4つの圧力容器の24のコアすべてを通過し、これによって圧力媒体の温度を最低動作温度に更に下げ、同時により高い温度に加熱される
f)中温の作業媒体は、最後のコアを出て、いかなる余分な熱をも外部環境に放出するために放熱器を通過しながら、中温の作業タンクへと戻る
g)加熱された中温の作業媒体は、勾配タンクから4つの圧力容器のコアを通過し、これによって圧力媒体を最低動作温度を上回る温度に徐々に加熱するが、温度はそれでもなお最高動作温度を下回る。段階的な加熱は、勾配タンクに入る(最も低い温度でもある)最後の部分がまず最初にコアを流れるLIFO配置を用いることによって達成される
h)中温の作業媒体は、最後のコアを出て、いかなる余分な熱をも外部環境に放出するために放熱器ユニットを通過しながら、中温タンクへと流れる
I)工程(a)から繰り返し。
工程(a)と(b):高温の作業媒体が高温タンクから弁Eへと流れる:E2を経由して入り、EとラインLEを経由して出る⇒ラインLB2を弁Bへ:B2を経由して入り、BとラインLRIを経由して出る⇒ラインLROを経由してコアを出て、弁Dへ:Dを経由して入り、D3とラインLD3を経由して出る⇒ラインLFを弁Fへ:Fを経由して入り、F1及びラインLF1を経由して出て高温水タンクへと戻る。
工程(c)と(d):中温の作業媒体が中温タンクからラインLMを経由して弁Bへと流れる:B3を経由して入り、BとラインLRIを経由して出る⇒ラインLROを経由してコアを出て弁Dへ:Dを経由して入り、D1とラインLD1を経由して出る⇒ラインLHを弁Hへ:H1を経由して入り、Hを経由して出て勾配タンクへと入る。予め勾配タンクに蓄積された水は、ラインLP(図27Aに図示)と放熱器3400を通って押し流され、中温タンクへと戻る。
工程(e)と(f):中温の作業媒体が中温タンクからラインLMを経由して弁Bへと流れる:B3を経由して入り、BとラインLRIを経由して出る⇒ラインLROを経由してコアを出て弁Dへ:Dを経由して入り、D2とラインLD2を経由して出る⇒ラインLNを放熱器ユニット3400へと流れ、中温タンクへと戻る。
工程(g)と(h):中温の作業媒体が勾配タンクから弁Hへと流れる:Hを経由して入り、H2とラインLB1を経由して出て弁Bへ:B1を経由して入り、BとLRIを経由して出る⇒ラインLROを経由してコアを出て弁Dへ:Dを経由して入り、D2とラインLD2を経由して出る⇒ラインLNを放熱器ユニット3400へと流れ、中温タンクへと戻る。
−圧力容器3200の前方端部では、コネクタCC1−2を介してコアC1とC2が流体連通し、コネクタCC3−4を介してコアC3とC4が流体連通し、コネクタCC5−6を介してコアC5とC6が流体連通している
−圧力容器3200の後方端部では、コアは逆に接続されている。すなわち、コネクタCC2−3を介してコアC2とC3が流体連通し、コネクタCC4−5を介してコアC4とC5が流体連通し、コネクタCC6−1を介してコアC6とC1が流体連通している(図30Aに図示)。
−第1の圧力容器3200Iの第1のコアC1に入り、その圧力容器のすべてのコアC1からC6を通過し、第6のコアC6を出てコネクタ管W1−2へ入る
−第2の圧力容器3200IIの第1のコアC1に入り、その圧力容器のすべてのコアC1からC6を通過し、第6のコアC6を出てコネクタ管W2−3へ入る
−第3の圧力容器3200IIIの第1のコアC1に入り、その圧力容器のすべてのコアC1からC6を通過し、第6のコアC6を出てコネクタ管W3−4へ入る
−第4の圧力容器3200IVの第1のコアC1に入り、圧力容器のすべてのコアC1からC6を通過し、第6のコアC6を出てラインLROに入る。
工程(a)と(b):高温の貯蔵媒体がアキュムレータ配置3900のケーシング3910の出口GBOUTから弁Eへと流れる:E1を経由して入り、EとラインLKを経由して出る⇒ラインLB2を弁Bへ:B2を経由して入り、BとラインLRIを経由して出る⇒ラインLROを経由してコアを出て、弁Dへ:Dを経由して入り、D3とラインLD3を経由して出る⇒ラインLFを弁Fへ:Fを経由して入り、F1とラインLF1を経由して出て、GBINを通ってケーシング3910へと戻る。
−一方向へのストロークの長さが逆方向へのストロークの長さと同じでなくとも、ラック3320の移動によって、駆動シャフト3332は必然的に回転する
−駆動シャフト3332の軸受3335によって、ラック3320が一方向に1回ストロークし、ラックがその方向への動きを終えた後、駆動シャフトは更に回転し続け、これによってラックの動きの範囲内においてでさえ電力を追加的に生成させる
−直線状の歯車機構3300は、その構造が単純であり、かつ単一のラック3320を用いるため、先に説明した電力アセンブリよりも正確である
−先に説明した電力アセンブリよりも伝導率が非常に高い。
−(8つではなく)2つの圧力容器4200R、4200Lのみを備え、各々は圧力容器3200よりも長い
−前方の供給部と後方の出口で運転する、すなわち、作業媒体は圧力容器4200R、4200Lにその前方端部から入り、その後方端部で出る
−ポンプによって発電機内で作業媒体を進める
−2つの運転モードを有するよう構成された混合弁4140R、4140Lを備える
−2つの区画に分割され、その間で稼働するヒートポンプを有するアキュムレータ配置4900を備える
−その歯車機構4300は、通常の歯車に代えて、ローラ歯車を備える。
高温のエネルギーの吸収及び蓄積:中温の作業媒体(例えば25℃)は、中温タンクからラインLIIを経由して弁Bへ流れる:B2を経由して入り、Bを経由して出てポンプ4150Rへと入り、そこを通って分配配置4140Rへと向かいラインLB6へ⇒すべてのコアを(直線状に流れる形状で)通過する⇒ラインLC10経由でコアを出て弁Cへ:Cを経由して入り、C1とラインLC1を経由して出る⇒弁Gへ:G2を経由して勾配タンクへと入る。先に勾配タンクに蓄積された水は、ラインLHGL(図37Dに図示)を通って押し出され、放熱器4400を通って中温タンク4130へと戻る。この時点で、勾配タンク4600Rにある中温の作業媒体の最も高温の部分(タンク上部)は、約40℃であってもよく、勾配タンク4600Rにある中温の作業媒体の最も低温の部分(タンク下部)は、約27.5℃であってもよい。圧力媒体の温度は、この時点で約30℃であってもよい。
高温のエネルギーの回収:中温の作業媒体は、勾配タンク4600Rから弁Gへ流れる:Gを経由して入り、G1とラインLG1(LA1)を経由して出て弁Aへ:A1を経由して入り、Aを経由して出てポンプ4150Lへ入り、そこを通って分配配置4140Lへと向かいラインLA6へ⇒すべてのコアを(直線状に流れる形状で)通過する⇒ラインLD10経由でコアを出て弁Dへ:Dを経由して入り、D2とラインLD2を経由して出る⇒放熱器ユニットへと入り、勾配タンク4600Lへと戻る。この工程の間、右勾配タンク4600Rにある作業媒体は、左圧力容器4200Lにある圧力媒体を次第に加熱し、その一方で左勾配タンク4600Lにある(約22.5℃〜10℃の範囲の)中温の作業媒体は、右圧力容器4200Rにある圧力媒体を約15℃に徐々に冷却する。
大幅な冷却:低温の作業媒体(例えば0℃)は、低温タンクからラインLCIを経由して弁Bへと流れる:B4を経由して入り、Bを経由して出てポンプ4150Rへ入り、そこを通って分配配置4140Rへと向かいラインLB6へ⇒すべてのコアを同時に(平行に流れる形状で)通過する⇒すべてのラインLC6−10経由でコアを出て弁Cへ:Cを経由して入り、C3とラインLC3を経由して出る⇒低温タンク4120へと戻る、その際、放熱器4400を(部分的にでも)通過させてもよい。これによって、右圧力容器4200Rの圧力媒体の温度を約7.5℃に下げることができる。
低温のエネルギーの吸収及び蓄積:中温の作業媒体(例えば25℃)は、中温タンクからラインLIIを経由して弁Bへ流れる:B2を経由して入り、Bを経由して出てポンプ4150Rへと入り、そこを通って分配配置4140Rへと向かいラインLB6へ⇒すべてのコアを(直線状に流れる形状で)通過する⇒ラインLC10経由でコアを出て弁Cへ:Cを経由して入り、C1とラインLC1を経由して出る⇒弁Gへ:G2を経由して勾配タンクへと入る。予め勾配タンクに蓄積された水は、ラインLHGL(図37Cに図示)を通って押し出され、放熱器4400を通って中温タンク4130へと戻る。この時点で、勾配タンク4600Rにある中温の作業媒体の最も低温の部分(タンク上部)は、約10℃であってもよく、勾配タンク4600Rにある中温の作業媒体の最も高温の部分(タンク下部)は、約22.5℃であってもよい。圧力媒体の温度は、この時点で約20℃であってもよい。
低温のエネルギーの回収:中温の作業媒体は、勾配タンク4600Rから弁Gへと流れる:Gを経由して入り、G1とラインLG1(LA1)を経由して出て弁Aへ:A1を経由して入り、Aを経由して出てポンプ4150Lへ入り、そこを通って分配配置4140Lへと向かいラインLA6へ⇒すべてのコアを(直線状に流れる形状で)通過する⇒ラインLD6−10経由でコアを出て弁Dへ:Dを経由して入り、D2とラインLD2を経由して出る⇒ラインLIOを放熱器ユニットへと入り、勾配タンク4600Lへと戻る。この工程の間、左勾配タンク4600Lにある作業媒体は、右圧力容器4200Rにある圧力媒体を次第に35℃に加熱し、その一方で右勾配タンク4600Rにある(約22.5℃〜10℃の範囲の)中温の作業媒体は、左圧力容器4200Lにある圧力媒体を約15℃に徐々に冷却する。
大幅な加熱:高温の作業媒体(例えば50℃)は、高温タンク4110からラインLHIを経由して弁Bへと流れる:B3を経由して入り、Bを経由して出てポンプ4150Rへ入り、そこを通って分配配置4140Rへと向かいラインLB6へ⇒すべてのコアを同時に(平行に流れる形状で)通過する⇒ラインLC10経由でコアを出て弁Cへ:Cを経由して入り、C4とラインLC4を経由して出る⇒高温タンク4110へと戻る、その際、放熱器4400を(部分的にでも)通過させてもよい。これによって、右圧力容器4200Rの圧力媒体の温度を約42.5℃に上げることができる。
−発電機4000の配管を流れる割合
−弁の動作モード(開/閉、平行/直線状の形状など)
−各工程の継続時間。
基本データ:
−一般に、発電機4000は、入力電力の約2.24倍、すなわちWOUTPUT=2.24WINPUTを提供するよう構成されうる。当然ながら、出力電力のうちの幾らかが発電機の運転に供給され返されると、正味の出力電力は約1.24WINPUT(2.24WINPUT−WINPUT)である
−標準的なヒートポンプの平均効率は50〜70%の範囲内でありうる、すなわち、理論的にはWOUTPUT=10WINPUTであるCOP10の場合、実際の出力は5〜7WINPUTの範囲内である。この計算は、効率が55%であると仮定されることになる
−この計算のために選択されるCOPは8であり、高温の作業媒体と低温の作業媒体との間の温度差は約40℃である
−発電機は、圧力媒体に与えられる熱の約30%を、モータアセンブリを経由して出力エネルギーに変換することができる、すなわち、圧力媒体に供給される熱量がQである場合、約0.3Qが実際の出力に変換される(約6000atmの予圧下の臭化エチルの特性に基づく)
−エネルギー回収配置によって、圧力媒体内に残った熱量の約50〜66%が回収される。
(高温タンクと低温タンクとの間に40℃の温度差を作り出すために)発電機のヒートポンプに1.00kWhの電気エネルギーを供給することは、4.40kWhの熱エネルギーを供給することになり、これは圧力媒体に供給される熱量である。理論的には、適温での40℃という温度範囲とCOP8であれば更に多くのエネルギーを生み出すはずであるが、ヒートポンプの効率が55%であるため、出力は1kWh×8×55%=4.40kWhとなる。
−初期状態では、圧力容器5200の気体が完全に加熱される、すなわち約225℃の最高温度に達する
−外部環境の温度は約25℃である
−貯蔵タンク5900の高温流体の温度は約250℃である
−低温流体の温度は約30℃である。
−サブ構造は絶縁材で作られるため、熱伝達の大部分は通過する流体とグリル5243との間で発生する
−グリル5243は、その形状のため、コアに流体が充填されていない場合でも、圧力容器5200の気体の圧力に耐えるよう構成される
−コア5243内部の圧力は、圧力容器5200の外部への気体の漏れを低減しやすくするため、気体の圧力よりもわずかに高くてもよい。
−貯蔵タンク5900は、例えば発電装置、石炭焚きステーション、原子力施設、ソーラー設備、地熱発電、ダム、水力発電など、外部源からの高温流体を受容するよう構成されてもよい
−貯蔵タンク5900内の流体は、例えば、ソーラー設備、発電所、発電機など外部電源によって加熱されるよう構成されてもよい。このように、実際には、貯蔵タンクはバッテリのように稼働する、すなわち後に(例えば夜の間に)発電機5000によってエネルギーを生成するために用いることができる高温流体の形状で電気を蓄積する
−上記の設備は、高温流体を電力生成のために用いられうる廃流体として放出する。現在のところ、この高温流体は、特定の施設に(例えば、寒冷国における施設の凍結予防のため、或いは施設そのものの稼働に関連した予熱プロセスのため)熱を直に提供するために用いられる
−高温流体を本発電機に用いることによって、追加的な電力を生成することが可能であり、これによって、説明した発電機と関連して稼働する上記に示したような施設の電気生成効率がより高くなるだろう。例えば、化石燃料(石炭)発電所は60%までの効率で稼働し、このときその発電機を用いることで、残りの40%うち追加的に約75%を抽出することができる
−夜間は、高温流体と外部環境との温度差が上がるため、発電機の効率はわずかに上がりうることもわかる
−発電機は、高温流体に熱を供給するため、ソーラー設備と結びついた空間で運転するために用いることさえもできる。このように運転する利点の1つは、外部環境を介して勾配流体を素早く冷却することにある
−(気体は、勾配螺旋の中であっても混合する傾向がより強いため)勾配タンクは液体とともに用いるよう構成されているが、システムでは高温流体として蒸気を利用することもでき、蒸気は圧力容器内の気体との熱交換を介して冷却されると、少なくともそのうちのいくらかは圧縮され、低温流体として発電機内で用いることができる
−高温流体は、温度と圧力において臨界点にあっても用いられうる。この方法では、高温流体に蓄積された潜熱を利用することができる
−コアの直径を大きくし、圧力容器の直径を変えずに圧力を上げることも可能である。このようにして、コアの表面積が効果的に増大されると、発電機の効率がより上がる
−一般的に、発電機は、流体1立方メートルあたり0.5MWの電力を生成するよう構成されてもよい。
−外部源からの高温流体は、圧力容器6200自体を通過する代わりに、発電機内に含まれる流体の一部を加熱するために用いられる
−貯蔵タンク5900が除去されている。
−発電機6000´は、貯蔵タンクを備える
−発電機6000´は、燃料又は他の燃焼手段に基づく燃焼チャンバ6700´を備える
−燃焼チャンバ6700´は、貯蔵タンク6900´内に含まれる流体を加熱し、高温流体として用いるためにその温度を上げるために用いられる
−燃焼プロセスの効率を上げるため、燃焼チャンバ6700´に加熱された空気を供給するよう構成されたベント6740´が設けられている。
−コアの回転中、狭いギャップによって、ギャップSPAを通過している作業媒体内の乱流が増すことで、熱交換プロセスがより効率的になる
−また、狭いギャップによって、コア表面に形成される境界層も少なくなり、効率性が更に増大する。
−コアは約1000RMPで回転可能である(直径が約650mmのコアの場合)
−コアは、機械強度が高く、かつ伝導性の高い材料、例えば銅、アルミニウム及びマグネシウムで作られてもよい。また、4340鋼鉄は伝導性が低いにもかかわらず用いることができるが、これは、その機械的特性と構造上の特性から、より速く回転することができ、伝導性能を補うことができるためである。
−1つのコアの歯は、もう1つのコアの歯に対してずれており(リッジと溝が向かいあっている)、これによってコアの間のギャップを小さくする
−1つのコアに時計回りの螺旋を形成し、他方のコアに反時計回りの螺旋を形成する。
冷却−ピストン8730が上向きの位置にある場所から(加熱され膨張したヘリウムによって上方に移動した後)、勾配タンク8600から益々冷却された作業流体を次のように通過させることによって、ヘリウムの冷却が発生する。冷却された作業流体がタンク8600の上部から押し出され放熱器8420を通って接合部Kへと流入し、そこから接合部Bを経由してコアへと流入する。その後、加熱された作業流体は、コア8200を出て接合部A及びFを経由し勾配タンクへと運ばれる。このパルスは約10秒を要する。
第1次加熱−加熱された作業流体は、勾配タンク8600の下部から接合部F及びAを経由してコア8200へと運ばれ、そこから出て接合部B及びKを経由し勾配タンクの上部へと運ばれる。この行程は約7秒続き、ヘリウムの温度を中温に上げる。ヘリウムを元の温度に戻すことはできない(熱交換は無限には行われない)ことが特筆される。
最終加熱−高温の作業流体が貯蔵チャンバ8900の上部から接合部Bを経由してコアへと供給され、そこを出て接合部Aを経由し貯蔵チャンバ8900の下部へと運ばれる。この行程には約3秒を要し、タンク8900からの高温の作業流体の高速での循環が必要である。
−ソーラー設備と共に使用するために適した形状
−圧力容器9200及びコアの設計
−歯車9500の直径
−コアから歯車への圧力媒体の移動方法
−運転段階
−熱吸収体として用いられる貯蔵チャンバ9900
−燃料ユニット10,100は、作業流体との熱交換プロセスを行うため、高温の気体を生成するために燃料を燃やすよう構成されている
−気体熱伝達配置10,200は、燃料ユニット10,100によって提供される高温の気体と作業流体(水)との間の熱交換プロセスを行うよう構成されている
−勾配螺旋10,300は、その内部で作業媒体を循環させ、その中に含まれる作業媒体の様々な部分の間の温度差を維持するよう構成されている
−圧力容器10,400は、作業媒体と圧力媒体との間で熱交換プロセスを行い、後者の体積を増加/減少させるよう構成されている
−作業ピストン配置10,500は、圧力媒体の体積の増加/減少を直線状の動きへと転換するよう構成されている
−歯車機構10,600は、直線状の動きをエネルギー/電気に転換するよう構成されている
−冷却再循環配置10,700は、勾配螺旋10,300内に含まれる作業流体の冷却、及び燃料ユニット10,100の気体の予熱の両方を行うよう構成されている
−煙突10,800は、冷却された気体の排出を行うよう構成されている。
第1段階では、第1の補助螺旋10,340a´から放出される加熱された作業流体は、接合部Aを通って放熱器10,700´へと(上部の配管を経由して)もたらされる一方、低い方の通路(A2)は閉じられたままである。同様に、接合部Bでは、B1が開いており、B2は閉じられている。
−加熱/冷却時間
−コアの回転速度
−ポンプ/ブロワによって提供される圧力。
Claims (85)
- 第1の、作業媒体を高温で供給するよう構成された高温源と、
第2の、作業媒体を低温で供給するよう構成された低温源と、
前記第1源及び第2源と流体連通し、
前記第1源で前記作業媒体に熱を供給すること、及び
前記第2源で前記作業媒体から熱を除去することのうち少なくとも1つの方法によって、これらの間の温度差を維持するよう構成された熱機構と、
を備える熱差動式モジュールと、
−前記第1の高温源からの前記作業媒体と、前記第2の低温源からの前記作業媒体とに選択的に流体連通し、前記高温/低温の作業媒体との熱交換プロセスを交互に行い、その温度を前記それぞれの作業媒体の高温及び低温に対応する最低動作温度と最高動作温度との間で変動させる圧力媒体を備える圧力モジュールと、
−前記圧力媒体と機械的に接続し、前記圧力媒体の温度変動を出力エネルギー生成のために利用するよう構成された変換モジュールと、
−前記熱差動式モジュール及び前記圧力モジュールのうち少なくとも1つと熱連通し、前記熱交換プロセスの間に前記圧力媒体に伝達されなかった前記高温及び低温の作業媒体の熱エネルギーの少なくとも一部を受容し、前記熱エネルギーを前記熱差動式モジュール及び前記圧力モジュールのうちの1つに戻すよう構成された熱回収配置と、
を備え、前記作業媒体への熱の供給が、補助的な高温の流体との熱交換プロセスによって行われる、発電機。 - 前記第1の高温源及び前記第2の低温源のうち1つが外部環境と熱連通している、請求項1に記載の発電機。
- 前記圧力モジュールが1つ以上の圧力容器を備え、その各々が前記熱差動式モジュールと流体連通している、請求項1又は2に記載の発電機。
- 前記圧力容器が、前記圧力容器に配置され、前記圧力媒体と熱連通し、前記圧力媒体内で熱伝達を増大させるよう構成された、少なくとも1つの放熱部材を更に備える、請求項3に記載の発電機。
- 前記放熱部材が、前記圧力容器内で動くよう構成され、前記放熱部材が、前記圧力容器の外に位置するモータと関連する、請求項4に記載の発電機。
- 前記熱回収配置が、前記圧力モジュールの出口端部と流体連通し、中に同時に含まれる少なくとも2つの作業媒体の量の間の温度差を維持するよう構成された、少なくとも1つの温度勾配タンクを備える、請求項1〜5のいずれかに記載の発電機。
- 前記勾配タンクに、前記少なくとも2つの部分の混合を防ぐよう構成された、迷路状の流路が形成されている、請求項6に記載の発電機。
- 前記迷路状の流路の最大の断面が、その全長よりもはるかに小さい、請求項7に記載の発電機。
- 前記迷路状の流路が螺旋状の流路形状である、請求項7に記載の発電機。
- 前記出力エネルギーの少なくとも一部が前記発電機自体の運転に用いられる、請求項1〜9のいずれかに記載の発電機。
- 前記発電機が、前記出力エネルギーの少なくとも一部を貯蔵するよう構成された熱貯蔵ユニットを更に備え、前記貯蔵ユニットが加熱要素と補助ヒートポンプの両方を備え、前記貯蔵ユニットが、外部使用者に対する高温/低温の媒体源として用いられる、請求項1〜10のいずれかに記載の発電機。
- 前記熱貯蔵ユニットが貯蔵媒体を備え、前記部分が前記貯蔵媒体の加熱及び/又は冷却に用いられる、請求項11に記載の発電機。
- 前記熱貯蔵ユニットが、加熱された貯蔵媒体を得るため、前記部分によって駆動される加熱要素を備える、請求項11に記載の発電機。
- 前記加熱された貯蔵媒体が、前記圧力モジュールと選択的に流体連通し、補助高温タンクとして運転するよう構成されている、請求項13に記載の発電機。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の発電機を用いた出力エネルギー生成のための方法であって、
0)前記第1源で前記作業媒体の温度を上昇させるため、前記作業媒体と前記補助作業媒体との間の熱交換プロセスを行うことと、
I)THの温度で高温の作業媒体を前記圧力モジュールに供給し、前記圧力媒体と熱交換プロセスを行わせることによって、前記圧力媒体の温度を最高動作温度TPMAXに上げ、その結果、前記高温の作業媒体の温度をTH−COOLEDに下げることと、
II)TH−COOLEDの温度の前記高温の作業媒体を戻して、元のTHの温度に上げるために工程(0)を行わせることと、
III)温度がTLの低温の作業媒体を前記圧力モジュールに供給し、前記圧力媒体と熱交換プロセスを行うことによって、前記圧力媒体の温度を最低動作温度TPMINに下げ、その結果、前記低温の作業媒体の温度をTL−HEATEDに上げることと、
IV)TL−HEATEDの温度の前記低温の作業媒体を前記第2の低温源に戻し、その一方で、前記低温の作業媒体から放熱し、その温度を下げてTLに戻すことと、
の工程を少なくとも備え、TL≦TPMAX、TPMIN≦THである、方法。 - 工程(IV)における放熱が、外部環境への熱の放出によって行われる、請求項15に記載の方法。
- 前記発電機が、少なくとも1つの勾配タンクを更に備える請求項15に記載の方法であって、
前記方法の工程(III)と(IV)との間に行われ、この間、前記圧力モジュールを出た後、前記低温の作業媒体が前記勾配タンクに供給され、そこで蓄積される(III´)と、
前記方法の工程(V)と(I)との間に行われ、この間、前記勾配タンクに蓄積された前記加熱された低温の作業媒体が前記圧力モジュールに供給されて前記圧力媒体との熱交換プロセスを行い、これによって前記圧力媒体の温度が中間の動作温度TPINTERに上がり、その結果、前記蓄積された低温の作業媒体の温度がTLにより近い温度に下がる(V´´)と、
の工程を更に備える、方法。 - 前記発電機が、少なくとも1つの勾配タンクを更に備える請求項15に記載の方法であって、
前記方法の工程(I)と(II)との間に行われ、この間、前記圧力モジュールを出た後、前記高温の作業媒体が前記勾配タンクに供給され、そこで蓄積される(I´´)と、
前記方法の工程(II)と(III)との間に行われ、この間、前記勾配タンクに蓄積された前記冷却された高温の作業媒体が前記圧力モジュールに供給されて前記圧力媒体との熱交換プロセスを行い、これによって前記圧力媒体の温度が中間の動作温度TPINTERに下がり、その結果、前記蓄積された低温の作業媒体の温度がTLにより近い温度に上がる(II´´)と、
の工程を更に備える、方法。 - 工程(III´)及び(I´´)がLIFOの方法、すなわち、前記勾配タンクに供給される作業媒体の最初の部分が、工程(V´´)及び(II´´)のそれぞれの間、そこから前記圧力モジュールに放出される最後の部分である方法により行われる、請求項18に記載の方法。
- 前記圧力容器が、導管と前記圧力容器の壁の内面との間に位置する少なくとも1つのスリーブ部材を更に備え、これによって前記圧力容器を内域と外域とに分割し、このとき前記内域及び前記外域は互いに流体連通し、その中に前記圧力媒体を含み、前記圧力容器内に位置するすべての機械構成要素をカプセル封入してコアアセンブリを形成するために1つ又は複数のスリーブ部材が用いられる、請求項1〜19のいずれかに記載の発電機。
- 前記第1の高温源が外部設備を介して供給される、請求項1〜20のいずれかに記載の発電機。
- 前記外部設備が発電所であり、前記高温の流体が、前記発電所によって排出された残りの加熱された水及び/又は蒸気である、請求項21に記載の発電機。
- 前記外部設備が、前記発電機に高温の流体を供給するよう構成されたソーラー設備である、請求項21に記載の発電機。
- 前記圧力容器が、互いに流体連通する主区画と補助区画とに分割され、前記主区画は前記作業温度流体が通過するよう構成されたコアの少なくとも一部を備え、前記補助区画は前記コアを稼働するよう構成された駆動アセンブリを備える、請求項1〜23のいずれかに記載の発電機。
- 前記駆動アセンブリが、前記コアをその縦軸を中心に回転させるよう構成されている、請求項24に記載の発電機。
- 前記コアがサブ構造と、これを取り巻くグリルとを備えているため、前記サブ構造の内部スペースによって画定される第1のスペースと、前記グリルと前記サブ構造との間で画定される第2のスペースとが形成され、前記第1のスペースと前記第2のスペースとが互いに流体連通しているため、前記作業流体が前記第1のスペース及び前記第2のスペースの両方に含まれるよう構成されている、請求項1〜15のいずれかに記載の発電機。
- 前記発電機の運転中、前記第2のスペース内に含まれる前記作業流体、前記第1のスペース内に含まれる前記作業流体よりも速い軸流速度を得るよう構成されている、請求項26に記載の発電機。
- 前記グリルは前記サブ構造を中心に回転するよう構成され、前記サブ構造は静止したままであるよう構成されている、請求項26に記載の発電機。
- 前記コアが、前記サブ構造と前記グリルとの間で延長するウィングレットと、前記グリルと前記圧力容器の外殻との間で延長するフィンとを備える、請求項26に記載の発電機。
- 第1のギャップが前記ウィングレットと前記グリルとの間を、また、第2のギャップが前記フィンと前記グリルとの間を延長し、前記のウィングレットとフィンのうち少なくとも1つが、前記グリルの回転中に静止したままであるよう構成されている、請求項29に記載の発電機。
- 前記のウィングレットとフィンのうち少なくとも1つが、前記コアの中心軸に対して放射状に延長し、前記のウィングレットとフィンのうち少なくとも1つが、前記コアの中心軸に対して径方向の角度で延長する、請求項29に記載の発電機。
- 前記ウィングレットが前記コアの中心軸に対して径方向に正の角度で延長し、その一方で、前記フィンが前記コアの前記中心軸に対して径方向に負の角度で延長し、その逆もまた同様である、請求項31に記載の発電機。
- 前記グリルに、その中心軸部分のまわりでその周囲に沿って延長するリッジが形成されている、請求項29に記載の発電機。
- 前記コアが、前記サブ構造と前記グリルとの間で延長するウィングレットと、前記グリルと前記圧力容器の外殻との間で延長するフィンとを備え、前記グリルに、その中心軸のまわりで周辺に沿って延長するリッジが形成され、前記のウィングレットとフィンの断面プロフィールは、前記グリルの前記リッジの断面プロフィールと一致する、請求項29に記載の発電機。
- 前記コアが、前記圧力流体よりも高圧の作業流体を含み、前記サブ構造は、より高圧の作業流体が流れていなくても、前記圧力流体の圧力に耐えるよう構成されている、請求項29に記載の発電機。
- 前記高温の作業流体が、外部設備からの加熱された流体との熱交換プロセスを介して加熱されるよう構成されている、請求項1に記載の発電機。
- 前記外部設備が発電所であり、前記高温の流体が、前記発電所によって廃棄された残りの加熱された水及び/又は蒸気である、請求項36に記載の発電機。
- 前記外部設備が、前記発電機に高温の流体を供給するよう構成されたソーラー設備である、請求項36に記載の発電機。
- 前記外部設備が、前記作業流体に熱を供給するよう構成された燃焼チャンバである、請求項36に記載の発電機。
- 前記発電機が、前記作業流体と前記外部設備の前記加熱された流体との間の熱交換を容易にするよう構成された少なくとも1つの加熱容器を備え、前記加熱容器が1つのコアを備える、請求項36に記載の発電機。
- 前記発電機が、前記圧力モジュールの出口端部と流体連通し、中に同時に含まれる少なくとも2つの作業媒体の量の間の温度差を維持するよう構成されている勾配タンクを備え、前記発電機が、外部環境との熱交換プロセスを介して前記勾配タンク内に含まれる流体を冷却するよう構成された放熱器を更に備える、請求項40に記載の発電機。
- 前記熱交換プロセスが周囲の空気と前記勾配タンク内に含まれる流体との間で行われ、前記放熱器が前記燃焼チャンバと連動し、前記熱交換プロセスによって加熱された周囲の空気を前記燃焼チャンバに供給するよう構成されたベントを備える、請求項41に記載の発電機。
- 前記燃焼チャンバが、高温の排気を生産するために燃料を燃焼し、加熱された気体を前記少なくとも1つの加熱容器に供給するよう構成され、前記排気と熱交換プロセスを行うため、前記作業流体が前記コア内を通過するよう構成されている、請求項41に記載の発電機。
- 前記外部設備が、高温の排気を生産するために燃料を燃焼するよう構成された燃焼チャンバであり、前記発電機が、前記排気と前記作業流体との間の熱交換を容易にするよう構成された少なくとも1つの加熱容器と、前記熱交換プロセスの後に前記気体を排出するよう構成された煙突配置とを備え、前記発電機が、前記勾配タンクを前記煙突配置に関連づける加熱サイクルを備える、請求項42に記載の発電機。
- 容器内で熱交換プロセスで使用するために構成されたコアであって、
内部スペースを有するサブ構造と、内面及び外面を有する周囲のグリルと、これにより前記グリルの前記内面と前記サブ構造との間に画定された中間スペースと、
前記中間スペース内で前記サブ構造と前記グリルとの間で延長するウィングレットと、前記グリルの前記外面に対して外側に延長するフィンと、
を備え、
前記グリルが、前記サブ構造を中心に回転するよう構成される一方、前記のウィングレットとフィンのうち少なくとも1つは前記グリルの回転中に静止したままであるよう構成され、前記内部スペースと前記中間スペースは互いに流体連通しているため、両方のスペースに流体が含まれる、
よう構成されている、コア。 - 前記グリルの回転中、前記中間スペース内に含まれる流体が、前記第1スペース内に含まれる前記作業流体よりも速い軸流速度を得るよう構成され、前記サブ構造が静止したままであるよう構成されている、請求項45に記載のコア。
- 第1のギャップが前記ウィングレットと前記グリルとの間を、また、第2ギャップが前記フィンと前記グリルとの間を延長している、請求項45又は46に記載のコア。
- 前記のウィングレットとフィンのうち少なくとも1つが前記コアの中心軸に対して放射状に延長し、前記のウィングレットとフィンのうち少なくとも1つが前記コアの中心軸に対して径方向の角度で延長している、請求項45又は46に記載のコア。
- 前記ウィングレットが前記コアの中心軸に対して径方向に正の角度で延長し、その一方で、前記フィンが前記コアの前記中心軸に対して径方向に負の角度で延長し、その逆もまた同様である、請求項46に記載のコア。
- 前記グリルに、その中心軸部分のまわりでその周囲に沿って延長するリッジが形成されている、請求項45〜49のいずれかに記載のコア。
- 前記リッジが前記グリルを中心に螺旋状に延長する、請求項50に記載のコア。
- 前記のウィングレットとフィンの前記断面プロフィールが、前記グリルの前記リッジの前記断面プロフィールと一致する、請求項50に記載のコア。
- 前記圧力容器が、第1の、直径がD1の内部コアと、第2の、直径がD2>D1である外部コアとを中に収容するハウジングを備え、前記コアが前記ハウジングの前記スペースを、前記第1の内部コア内で画定される内部スペースと、前記第2の外部コアの外面と前記ハウジングとの間で画定される外部スペースと、前記第1の内部コアの外面と前記第2の外部コアの内面との間で画定されるギャップスペースの、3つのサブスペースに分割し、前記コアの各々がその中心軸の周りで個々に回転するよう構成されている、請求項1〜44のいずれかに記載の発電機。
- 前記コアが反対方向に回転するよう構成されている、請求項53に記載の発電機。
- 前記圧力容器の断面で、前記ギャップスペースが断面積の10%未満である、請求項53又は54に記載の発電機。
- 前記内部スペース及び前記外部スペースを第1の媒体が通過し、その一方で、前記ギャップスペースを第2の媒体が通過するよう構成されている、請求項53、54又は55に記載の発電機。
- 前記コアの回転中に、前記第2の媒体の境界層にかかるせん断力を適用するために十分な程度に前記ギャップが小さい、請求項56に記載の発電機。
- 前記圧力容器が、その内面からハウジングに突出する延長部が形成されたハウジングと、その中心軸に沿って連続して配置された複数のコアユニットとを備え、各々のコアユニットは外殻と内部部材とを備え、前記コアユニットは前記ハウジングのスペースを、前記コアユニット内で画定される内部スペースと、前記外殻の外面と前記ハウジングの内面との間で画定される外部スペースとに分割し、2つの隣接するコアユニットの前記外殻の少なくとも一部が、その間で、前記外部スペース内の第1の回旋状の流路を形成する前記延長部を収容するよう構成されたギャップを形成するように前記コアユニットが配置されている、請求項1〜44のいずれかに記載の発電機。
- 前記コアユニットの前記内部部材が、入口と出口、及びその間で延長する第2の回旋状の流路を備える、請求項58に記載の発電機。
- 前記内部部材に中心部と周辺部とが形成され、前記中心部は分割壁によって第1スペースと第2スペースとに分割され、前記入口は前記第1スペースと関連し、前記出口は前記第2スペースと関連し、前記流路が、前記第1スペースから前記周辺部を介して前記第2スペースへと延長している、請求項59に記載の発電機。
- 前記外部スペースが前記圧力容器の総断面積の10%未満である、請求項58又は59に記載の発電機。
- 前記外部スペース及び前記外部スペースが第1の媒体を通過させるよう構成され、その一方で、前記ギャップスペースが第2の媒体を通過させるよう構成されている、請求項58、59又は60に記載の発電機。
- 前記発電機が、より効率的な熱伝達プロセスを提供するため、前記圧力容器内で前記圧力媒体を循環させるよう構成されたブロワを備える、請求項1に記載の発電機。
- 前記圧力容器がシリンダ状の形状であり、前記圧力容器の縦向きの断面において前記圧力容器をT字型にする追加的な延長部が形成され、前記圧力容器が、前記圧力媒体を前記延長部から引き出し、それを前記圧力容器内で循環させ、それを前記延長部に戻すよう構成された回転するコアを備える、請求項1〜63のいずれかに記載の発電機。
- 延長部において前記圧力容器の総容量が増大し、その内部の30%以上は圧力媒体が収容される、請求項64に記載の発電機。
- 前記第1の高温の作業媒体が流体の媒体であり、前記圧力媒体が気体の媒体であり、前記作業媒体が、他の気体媒体との熱交換を介して高温になるよう構成されている、請求項1に記載の発電機。
- −第1の媒体と第2の媒体との間で熱交換プロセスを行うよう構成され、内部に前記第1の媒体を受容するよう構成された第1の入口と、内部に前記第2の媒体を受容するよう構成された第2の入口とを備える熱交換器と、
−前記第1の媒体を放出するよう構成された、少なくとも1つの出口端部を有する勾配容器であって、前記勾配容器が前記第1の媒体を収容し、中に同時に含まれる前記第1の媒体の少なくとも2つの量の間の温度差を維持し、前記第1の量は温度がTaであって前記出口端部と直接関連し、前記第2の量は温度がTb<Taである勾配容器と、
−前記熱交換器の前記第1の入口と流体連通している、前記勾配コンテナの前記出口端部と、
を備える、熱交換システム。 - 前記熱交換システムが、Tc≦Tbの温度の前記第1の流体を含むタンクを更に備える、請求項67に記載の熱交換システム。
- 請求項67又は68の前記熱交換システムを用いて第2の媒体を冷却する方法であって、
a)Taの第1の媒体の前記第1の量を前記熱交換器の前記第1の入口に供給することと、
b)Tbの第1の媒体の前記第2の量を前記熱交換器の前記第1の入口に供給することと、
c)Tcの温度の第1の流体を前記熱交換器の前記第1の入口に供給すること、
の工程を備える、方法。 - 直径がD1の第1の内部コアと、直径がD2>D1である第2の外部コアとを内部に収容するハウジングを備える熱交換器であって、前記コアが前記ハウジングのスペースを3つのサブスペース、すなわち、前記第1の内部コア内で画定される内部スペースと、前記第2の外部コアの外面と前記ハウジングとの間で画定される外部スペースと、前記第1の内部コアの外面と前記第2の外部コアの内面との間で画定されるギャップスペースとに分割し、前記コアの各々が、その中心軸で個々に回転するよう構成されている、熱交換器。
- 空洞を画定し、その内面から前記空洞に突出する延長部が形成されたハウジングと、その中心軸に沿って連続して配置された複数のコアユニットとを備える熱交換器であって、各コアユニットが外殻と内部部材とを備え、前記コアユニットが前記ハウジングのスペースを、前記コアユニット内で画定される内部スペースと、前記外殻の外面と前記ハウジングの内面との間で画定される外部スペースとに分割し、2つの隣り合うコアユニットの前記外殻の少なくとも一部が、それらの間に、前記外部スペース内部で回旋状の第1の流路を形成する前記延長部を収容するよう構成されたギャップを形成するように前記コアユニットが配置されている、熱交換器。
- その縦向きの断面において圧力容器をT字型にする追加的な延長部が形成されたシリンダ形状の圧力容器を備える熱交換器であって、前記延長部の容積が前記圧力容器の前記シリンダ形状の部分の少なくとも30%であり、前記シリンダ形状の部分が、前記圧力媒体を前記延長部から引き出し、前記シリンダ形状の部分内でそれを循環させ、それを前記延長部に戻すよう構成された回転するコアを収容する、熱交換器。
- 第1の、作業媒体を高温で供給するよう構成された高温源と、
第2の、作業媒体を低温で供給するよう構成された低温源と、
前記の第1源及び第2源と流体連通し、
前記第1源で前記作業媒体に熱を供給すること、及び
前記第2源で前記作業媒体から熱を除去すること、
のうち少なくとも1つの方法によって、これらの間の温度差を維持するよう構成された熱機構と、
を備える熱差動式モジュールと、
前記第1の高温源からの前記作業媒体と、前記第2の低温源からの前記作業媒体とに選択的に流体連通し、前記高温/低温の作業媒体との熱交換プロセスを交互に行い、その温度を前記それぞれの作業媒体の高温及び低温に対応する最低動作温度と最高動作温度との間で変動させる圧力媒体を備える圧力モジュールと、
前記圧力媒体と機械的に接続し、前記圧力媒体の温度変動を出力エネルギー生産のために利用するよう構成された変換モジュールと、
前記熱差動式モジュール及び前記圧力モジュールのうち少なくとも1つと熱連通し、前記熱交換プロセスの間に前記圧力媒体に伝達されなかった前記高温及び低温の作業媒体の熱エネルギーの少なくとも一部を受容し、前記熱エネルギーを前記熱差動式モジュール及び前記圧力モジュールのうちの1つに戻すよう構成された熱回収配置と、
を備え、前記第1の高温の作業媒体が液体の媒体であり、前記圧力媒体が気体の媒体であって、前記作業媒体が他の気体媒体との熱交換を介して高温になるよう構成されている、発電機。 - 前記熱回収配置が、前記圧力モジュールの出口端部と流体連通し、中に同時に含まれる少なくとも2つの作業媒体の量の間の温度差を維持するよう構成されている少なくとも1つの温度勾配タンクを備える、請求項73に記載の発電機。
- 前記勾配タンクに、前記の少なくとも2つの部分が混ざり合うのを防ぐよう構成された迷路状の流路が形成されている、請求項74に記載の発電機。
- 前記迷路状の流路の最大の断面積がその全長よりも大幅に小さい、請求項75に記載の発電機。
- 前記迷路が螺旋状の流路形状である、請求項76に記載の発電機。
- 第1の、作業媒体を高温で供給するよう構成された高温源と、
第2の、作業媒体を低温で供給するよう構成された低温源と、
前記の第1源及び第2源と流体連通し、
前記第1源で前記作業媒体に熱を供給すること、及び
前記第2源で前記作業媒体から熱を除去すること、
のうち少なくとも1つの方法によって、これらの間の温度差を維持するよう構成された熱機構と、
を備える熱差動式モジュールと、
前記第1の高温源からの前記作業媒体と、前記第2の低温源からの前記作業媒体とに選択的に流体連通し、前記高温/低温の作業媒体との熱交換プロセスを交互に行い、その温度を前記それぞれの作業媒体の高温及び低温に対応する最低動作温度と最高動作温度との間で変動させる圧力媒体を備える圧力モジュールと、
前記圧力媒体と機械的に接続し、前記圧力媒体の温度変動を出力エネルギー生産のために利用するよう構成された変換モジュールと、
前記熱差動式モジュール及び前記圧力モジュールのうち少なくとも1つと熱連通し、前記熱交換プロセスの間に前記圧力媒体に伝達されなかった前記高温及び低温の作業媒体の熱エネルギーの少なくとも一部を受容し、前記熱エネルギーを前記熱差動式モジュール及び前記圧力モジュールのうちの1つに戻すよう構成された熱回収配置と、
を備え、前記作業媒体への熱の供給がソーラー設備によって行われる、発電機。 - 高温の補助作業媒体を生産するための加熱配置と、
前記補助作業媒体と前記作業媒体との間で熱交換プロセスを行うよう構成された熱交換器と、
第1の圧力モジュール及び第2の圧力モジュールと、
各々が前記第1の圧力モジュールと関連する、第1の主勾配コンテナ及び第1の補助勾配コンテナと、
各々が前記第2の圧力モジュールと関連する、第2の主勾配コンテナ及び第2の補助勾配コンテナと、
各々が前記熱交換器と流体連通している、前記第1補助勾配コンテナ及び前記第2補助勾配コンテナと、
前記第1の補助勾配コンテナ及び前記第2の補助勾配コンテナのうち少なくとも1つと関連してそこから熱を放出する少なくとも1つの熱回収配置であって、放出された熱を前記加熱配置に供給するために前記加熱配置と更に関連する前記熱回収配置と、
中心導管と前記第1の主勾配コンテナ及び前記第2の主勾配コンテナと関連する分配ポイントと、
を備える、請求項1、73及び78のいずれかに記載の発電機。 - 前記加熱配置と前記熱交換器とを除いたすべての構成要素によって構成される周辺のフローサークルと、
前記加熱配置と、前記熱交換器と、前記第1の主勾配コンテナと、前記第1の圧力モジュールと、前記第1補助勾配コンテナとによって構成される第1のフローサークルと、
前記加熱配置と、前記熱交換器と、前記第2の主勾配コンテナと、前記第2の圧力モジュールと、前記第2の補助勾配コンテナとによって構成される第2のフローサークルと、
の3つの流体サークルを備える、請求項79に記載の発電機。 - 請求項80の発電機を用いて出力エネルギーを生成する方法であって、
第1の主工程−前記第1の高温源を阻害し、作業流体を反時計回りに周辺のサークルでのみ通過させる、と、
第1の補助工程−前記第1のフローサークルを阻害し、作業媒体を反時計回りに前記第1の流れで循環させる、と、
第2の主工程−前記第1の高温源を阻害し、作業流体を時計回りに周辺のサークルでのみ通過させる、と、
第2の補助工程−前記第2のフローサークルを阻害し、作業媒体を時計回りに前記第2のフローサークルで循環させる、と、
を備え、前記主工程の各々において、前記補助工程中よりも多量の作業媒体が前記圧力容器を循環する、方法。 - 前記主工程の間に前記圧力媒体を通過する作業媒体の量が、前記補助工程の間に前記圧力容器を循環する作業媒体の量の約1.5倍である、請求項81に記載の方法。
- 前記補助工程の間に勾配温度の作業媒体を最も高温の部分から最も低温の部分に供給することによって、前記圧力容器内で前記圧力媒体の冷却が行われる、請求項82に記載の方法。
- 前記各主工程の間、前記周辺の流体サイクルに高温の作業媒体が追加される、請求項81、82又は83に記載の方法。
- 前記第2の低温源が、前記回収配置による作業媒体の冷却によって提供される、請求項81〜84のいずれか一項に記載の方法。
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