JP3223710U - 超臨界発電構造 - Google Patents

Abstract

【課題】超臨界発電構造を提供する。【解決手段】発電機１１、及び発電機に螺旋接合される圧縮ホイール１３とタービン１４を備える。前記圧縮ホイールが圧縮ホイール室により包囲され、そして前記タービンがタービン室により包囲され、前記タービン室に二酸化炭素を収容する二酸化炭素加熱容器２が連結され、二酸化炭素加熱容器に二酸化炭素を加熱してタービンを駆動する加熱装置３が連結され、かつ前記タービン室に二酸化炭素冷却容器５が連結され、前記二酸化炭素冷却容器に吸収式冷水機６が連結され、及び前記圧縮ホイール室に前記圧縮ホイールを駆動し、前記圧縮ホイール室に前記二酸化炭素加熱容器が連結され、これにより、二酸化炭素による圧縮ホイールとタービンとの循環駆動を完了させることで、圧縮ホイールとタービンとを循環駆動させて発電機が持続発電するように駆動される。【選択図】図１

Description

本考案は、超臨界発電構造であり、その内、二酸化炭素の高温と超臨界状態に基づいて発電機を循環駆動して持続発電する技術分野に関するものである。

生活電力の源とは、第１類属である原子力、火力と水力発電、第２類属である風力発電、第３類属である太陽エネルギー発電があるにすぎない。

第１類属の原子力、火力と水力発電では、自身が長持ち運転能力を持つが、建設コスト、運作コスト及びメンテナンスコストのいずれも極めて高価なものであるため、高度工業化と高度経済化とを兼ね備える人口密度が高い地域のみに適宜使用されることが、コストの実質的な平均配分利益に合致する。

第２類属の風力発電では、風受けの有効面積と発電の持続性を達成することができ、その単体製作はいずれも巨大な設計が大部分だと考えられ、従って風力発電の単体の建設コストとメンテナンスコストが高くついたままである。かつ、発電量は、季節により変化する風力強弱に影響を受けることも極めて容易であり、従って電力生産利益が普遍的に不均衡な状態となる。

第３類属の太陽エネルギー発電は、第１類属及び第２類属と比較して、組み立てコストの面では最低の一種であるので、普遍化を最も容易にできるが、太陽エネルギー発電が昼間あるいは日照のある時間帯のみに制限され、従って電力生産利益に持続性がない。

上記の発電類属では、仮に低コスト、独立の単位使用及び人口密度が低い地域への電力持続性供給に運用する必要がある場合、いずれもその制限性と不適用性があるため、持続性簡易発電を実現する方向に向けて解決するように頼ると共に、低コストの製作、低コストのメンテナンスと環境保護特性を兼ね備えることが期待できる。

上記に鑑み、電力源のコスト高価と持続性不足であることから、本願の考案者が、低コスト、持続性発電を実現する方向に向けて研究開発を進めるように促し、低コストの超臨界二酸化炭素を利用して循環発電するものが最適であることが分かる。

本考案の超臨界発電構造は、発電機を備え、前記発電機に制御部品が連結され、かつ前記発電機に圧縮ホイールとタービンとが螺旋接合される。前記圧縮ホイールが圧縮ホイール室により包囲され、そして前記タービンがタービン室により包囲される。前記タービン室の表面に高温二酸化炭素タービン駆動管と二酸化炭素導出管とが分布しており、前記高温二酸化炭素タービン駆動管に二酸化炭素加熱容器が連結され、かつ前記二酸化炭素加熱容器の内部に二酸化炭素が収容され、前記二酸化炭素加熱容器に加熱装置が連結される。そして、前記二酸化炭素導出管が昇温容器を貫通し、前記昇温容器の内部に吸熱体が収容され、かつ前記二酸化炭素導出管が前記昇温容器を通過した後に二酸化炭素冷却容器に連結され、前記二酸化炭素冷却容器に吸収式冷水機と超臨界管とが連結される。前記タービン室に前記圧縮ホイールを駆動する前記超臨界管が連結され、かつ前記圧縮ホイール室の表面に前記昇温容器を貫通した後に前記二酸化炭素加熱容器に繋がる二酸化炭素還流管が連結される。

前記加熱装置に太陽エネルギー加熱器が設けられ、前記太陽エネルギー加熱器に前記二酸化炭素加熱容器の内部まで延在する前記加熱還流管が繋がれる。ほかに、前記超臨界発電構造は、前記超臨界管に前記二酸化炭素冷却容器への二酸化炭素の逆流戻りを防止する逆止弁が増設される。

本考案の目的は、前記二酸化炭素加熱容器の内部の二酸化炭素は、加熱装置によって加温された後にタービン室に進入して発電機を連動するようにタービンを駆動するに従い、そして二酸化炭素を再び吸収式冷水機を通して超臨界範囲になるまで降温し、圧縮ホイール室に進入させて圧縮ホイールを駆動して相乗的に発電機を連動する。ゆえに、本考案は、二酸化炭素による圧縮ホイールとタービンとの循環駆動によって、発電機を持続連動させるという実質的利益が得られる。

本考案の超臨界発電構造を示す図である。 本考案の超臨界発電構造を示す別の図である。

本考案が提供する超臨界発電構造１は、少なくとも発電機１１を備え、前記発電機１１に少なくとも電力出力を設定及び調整と伝導する制御部品１２が連結され、かつ前記発電機１１に少なくとも圧縮ホイール１３とタービン１４とが螺旋接合され、前記圧縮ホイール１３が圧縮ホイール室１３１により包囲され、そして前記タービン１４がタービン室１４１により包囲され、前記タービン室１４１の表面に少なくとも高温二酸化炭素タービン駆動管Ａ１と二酸化炭素導出管Ａ２とが分布しており、前記高温二酸化炭素タービン駆動管Ａ１に少なくとも二酸化炭素加熱容器２が連結され、かつ前記二酸化炭素加熱容器２の内部に二酸化炭素Ｂが収容され、前記二酸化炭素加熱容器２に少なくとも加熱装置３が連結され、前記加熱装置３に少なくとも前記二酸化炭素加熱容器２の内部まで延在し、二酸化炭素Ｂを加熱する加熱還流管３１が設置され、そして前記二酸化炭素導出管Ａ２が少なくとも昇温容器４を貫通し、前記昇温容器４の内部に吸熱体Ｃが収容され、かつ前記二酸化炭素導出管Ａ２が前記昇温容器４を通過した後に少なくとも二酸化炭素冷却容器５に連結され、前記二酸化炭素冷却容器５に少なくとも吸収式冷水機６と超臨界管Ａ３とが連結され、前記吸収式冷水機６に少なくとも前記二酸化炭素冷却容器５に延在し、二酸化炭素Ｂの温度を超臨界値になるまで吸収する熱エネルギー吸収還流管６１が設置された後に、前記圧縮ホイール室１３１に前記圧縮ホイール１３を駆動する前記超臨界管Ａ３が連結され、かつ前記圧縮ホイール室１３１の表面に少なくとも前記昇温容器４を貫通した後に前記二酸化炭素加熱容器２に繋がる二酸化炭素還流管Ａ４が連結される（図１参照）。

本考案は、前記加熱装置３に太陽エネルギー加熱器３２が添設され、前記太陽エネルギー加熱器３２に少なくとも使用期限を延長する蓄熱器３２１が繋がれ、蓄熱器３２１に少なくとも前記二酸化炭素加熱容器２の内部まで延在する前記加熱還流管３１が設けられる（図１参照）。前記加熱装置３に風力熱エネルギー機３３が外付け接続されてもよく、前記風力熱エネルギー機３３から少なくとも加熱導体３３１が延伸して前記二酸化炭素加熱容器２内に入り込む（図２参照）。前記超臨界発電構造１は、少なくとも前記超臨界管Ａ３に前記二酸化炭素冷却容器５への二酸化炭素Ｂの逆流戻りを防止する逆止弁Ｄが増設される。前記吸収式冷水機６内にアンモニアＥを有し、アンモニアＥは、現在、最も広汎に使用されている冷却剤の一つであり、空気調和、冷蔵と低温に用いられる。そして、前記吸収式冷水機６は、二酸化炭素Ｂを熱源として利用してアンモニアＥを駆動するものであり、圧縮機を利用して冷媒を駆動する一般的な方式とは異なり、前記吸収式冷水機６内にアンモニアＥへの溶解とアンモニアＥからの分離を容易にする第２種の流体Ｅ０を有する（図１を参照し、ほかに、前記第２種の流体Ｅ０が臭化リチウム水溶液であってもよい）。

本考案は、二酸化炭素Ｂを超臨界発電構造１内において超臨界状態に維持し、二酸化炭素Ｂの超臨界状態における温度が摂氏３１．７度（℃）であり、圧力が７２．８大気圧（７２．８ａｔｍ）である。前記加熱装置３は、二酸化炭素加熱容器２中に二酸化炭素Ｂの温度を約摂氏２００度（℃）になるまで、圧力を約１２５大気圧（１２５ａｔｍ）になるまで加熱し、二酸化炭素Ｂ自体を気化膨張させるように迫り、タービン室１４１内に押し送りして前記タービン１４を高圧旋回させると同時に、前記タービン１４を介して前記発電機１１を連動して発生する電力を前記制御部品１２に輸送して集約した後に外向きに電力を供給する。そして、二酸化炭素Ｂを前記タービン室１４１から排出した後に、温度が約摂氏１２０度（℃）になり、圧力が約８０大気圧（８０ａｔｍ）になり、二酸化炭素Ｂは、二酸化炭素導出管Ａ２を介して前記昇温容器４を経由して前記吸熱体Ｃにより温度を持続吸収し、それから、二酸化炭素Ｂの前記吸熱体Ｃによって吸収された後の温度が約摂氏６０度（℃）であり、圧力が約７８大気圧（７８ａｔｍ）である（図１参照）。

本考案の二酸化炭素Ｂは、前記昇温容器４を経由した後に前記二酸化炭素冷却容器５に進入し、前記二酸化炭素冷却容器５において前記吸収式冷水機６で前記熱エネルギー吸収還流管６１内の第２種の流体Ｅ０を利用して二酸化炭素Ｂの熱エネルギーを吸収すると共に、吸収された熱エネルギーでアンモニアＥを蒸発させることで、アンモニアＥを蒸気に転換させ、このアンモニアＥは、即ち、冷媒である。前記アンモニアＥの蒸気冷媒は、熱を排出しなければならないと共に、冷凝縮器６２にて本来の液態に還元されてから、液体のアンモニアＥに対して第２種の流体Ｅ０を混合して、再び持続循環する二酸化炭素Ｂの熱量を超臨界範囲になるまで吸収する。その後、超臨界の二酸化炭素Ｂを再び前記超臨界管Ａ３に沿って前記圧縮ホイール室１３１内に噴入して前記圧縮ホイール１３を駆動すると同時に、前記圧縮ホイール１３を前記タービン１４に合わせることで、前記発電機１１を加速させて電力発生の輸送量を前記制御部品１２に与えて集約する。二酸化炭素Ｂが前記圧縮ホイール室１３１から排出された後に、前記二酸化炭素還流管Ａ４に基づいて前記昇温容器４を経由して吸熱体Ｃによって吸収された後の温度が約摂氏８０度（℃）であり、圧力が約１２９大気圧（１２９ａｔｍ）である。それから、二酸化炭素Ｂを再び前記二酸化炭素還流管Ａ４に沿って前記二酸化炭素加熱容器２に入るように還流し、前記加熱装置３によって約摂氏２００度（℃）になるまで加温すると、圧力が約１２５大気圧（１２５ａｔｍ）になるまで略降下させ、二酸化炭素Ｂを再び持続的に囲い込ませることにより、前記圧縮ホイール１３と前記タービン１４とを繰り返し押動して高速回転させ、及び発電機１１が持続発電するように駆動される高効率の再生エネルギーを得ることができる（図１参照）。

上記を経て分かるように、超臨界発電構造１は、前記加熱装置３で二酸化炭素Ｂを加温押し送りすることに、前記吸収式冷水機６で二酸化炭素Ｂを超臨界範囲に回復するまで冷却することを補佐し、この二酸化炭素Ｂの持続的な囲込みにより前記圧縮ホイール１３と前記タービン１４とを繰り返し押動して高速回転させ、及び前記発電機１１が持続発電するように駆動され、所定の輸送量を前記制御部品１２に与えて集約整合して外向きに電力を供給する特性があるからこそ、電力の持続供給によって発生させる高効率の再生エネルギーを保障することができ、かつコスト高価と持続性不足の使用態様を完全に排除することができ、これにより、電力の持続供給が本考案の優れた特点となる。

Ａ１ 高温二酸化炭素タービン駆動管
Ａ２ 二酸化炭素導出管
Ａ３ 超臨界管
Ａ４ 二酸化炭素還流管
Ｂ 二酸化炭素
Ｃ 吸熱体
Ｄ 逆止弁
Ｅ アンモニア
Ｅ０ 第２種の流体
１ 超臨界発電構造
１１ 発電機
１２ 制御部品
１３ 圧縮ホイール
１３１ 圧縮ホイール室
１４ タービン
１４１ タービン室
２ 二酸化炭素加熱容器
３ 加熱装置
３１ 加熱還流管
３２ 太陽エネルギー加熱器
３２１ 蓄熱器
３３ 風力熱エネルギー機
３３１ 加熱導体
４ 昇温容器
５ 二酸化炭素冷却容器
６ 吸収式冷水機
６１ 熱エネルギー吸収還流管
６２ 冷凝縮器

Claims (3)

1. 少なくとも発電機を備える超臨界発電構造であって、前記発電機に少なくとも電力出力を設定及び調整と伝導する制御部品が連結され、かつ前記発電機に少なくとも圧縮ホイールとタービンとが螺旋接合され、前記圧縮ホイールが圧縮ホイール室により包囲され、そして前記タービンがタービン室により包囲され、前記タービン室の表面に少なくとも高温二酸化炭素タービン駆動管と二酸化炭素導出管とが分布しており、前記高温二酸化炭素タービン駆動管に少なくとも二酸化炭素加熱容器が連結され、かつ前記二酸化炭素加熱容器の内部に二酸化炭素が収容され、前記二酸化炭素加熱容器に少なくとも加熱装置が連結され、前記加熱装置に少なくとも前記二酸化炭素加熱容器の内部まで延在し、二酸化炭素を加熱する加熱還流管が設置され、前記二酸化炭素導出管が少なくとも昇温容器を貫通し、前記昇温容器の内部に吸熱体が収容され、かつ前記二酸化炭素導出管が前記昇温容器を通過した後に少なくとも二酸化炭素冷却容器に連結され、前記二酸化炭素冷却容器に少なくとも吸収式冷水機と超臨界管とが連結され、前記吸収式冷水機に少なくとも前記二酸化炭素冷却容器に延在し、二酸化炭素の温度を超臨界値になるまで吸収する熱エネルギー吸収還流管が設置され、前記圧縮ホイール室に前記圧縮ホイールを駆動する前記超臨界管が連結され、かつ前記圧縮ホイール室の表面に少なくとも前記昇温容器を貫通した後に前記二酸化炭素加熱容器に繋がる二酸化炭素還流管が連結されることを特徴とする、超臨界発電構造。
2. 前記加熱装置に太陽エネルギー加熱器が添設され、前記太陽エネルギー加熱器にまた少なくとも前記二酸化炭素加熱容器の内部まで延在する前記加熱還流管が繋がれることを特徴とする、請求項１に記載の超臨界発電構造。
3. 前記超臨界発電構造は、少なくとも前記超臨界管に前記二酸化炭素冷却容器への二酸化炭素の逆流戻りを防止する逆止弁が増設されることを特徴とする、請求項１に記載の超臨界発電構造。

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