JPS60219474A - 海洋温度差発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、海洋表層の温海水と海洋深層の冷海水との温
度差全利用して発電する海洋温度差発電装置に関し、特
に、夜間低負荷時に、運転効率を改善するとともに、堆
積汚物全洗滌するようにしたものである。

海洋表層における高温の温海水と海洋深層における低温
の冷海水との温度差全利用して電力を得るこの種海洋温
度差発電装置は、従来、蒸発器、発電機と連結したター
ビンおよび凝縮器各１台全主機器とし−て構成されてい
た。しかして、温海水を蒸発器に流通させるとともに冷
海水を＃縮器に流通させて、両者間の温度差により作動
流体を蒸発させるとともに凝縮させ、その間にタービン
全駆動して発電するに当り、蒸発器を流通する温海水は
、海洋の表層から採取するので温度が１５〜３３“０と
高く、その中に浮遊するプランクトン、魚介類の卵、塵
埃等の汚物が主機器の伝熱面に付、着して熱伝導効率全
低下させるという欠点があっＩた。かかる欠点を除去す
るための一般的汚れ防止方法として、生物汚れに対して
は、流通海水に塩素を注入し、あるいは、流通海水中に
電極を設け、電気分解により塩素を発生させる等の方法
があり、また、その他の汚れに対しては、スポンジボー
ル、ブラシ等を流通海水とともに主機器内を流通させる
等の方法がある。しかしながら、海洋温度差発電におい
ては熱交換の温度差が小さいために流通海水の葉が膨大
となるので、かがる一般的汚れ防１止方法によると、コ
スト高および環境汚染等の問題が生じた。すなわち、ス
ポンジボール、ブラシ等を用いる方法では多量のスポン
ジボールやブラシを必要とする他、全般に、流通抵抗の
増カＧＫ基づく揚水ポンプの消費動力増による正味出方
の低下を来たすため、設備費上昇および発電単価の上昇
會もたらす結果となった。

したがって、従来の海洋温度差発電装置には、一般的汚
れ防止方法を適用し難く、コスト高になるという欠点が
あった。

発明の観点 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、夜間の
低負荷時に、運転効率を数置するとともに、海水中の汚
物の主機器に対する堆積を効率よく洗′滌して除去し得
るようにした海洋温度差発電装置全提供することにある
。

すなわち、本発明は、それぞれ複数ずつ並列に配置した
蒸発器および凝縮器をタービンおよび発ｉｔ俵に組合わ
せて海洋温度差発電装置の主機益金１′構成したもので
あり、昼間の電力需要が多いときは、すべての蒸発器お
よび凝縮器をそれぞれ並列状態に使用してその大電力補
要に対応し、夜間の電力需要が減少したときは、蒸発器
および凝縮器の稼働台数を焦し又その小電力需要に対応
し、シ１′かも、休止した蒸発器に凝縮器の休止による
余剰冷海水を温海水の流通方向とは逆の方向に流通させ
ることにより、昼間に主機器に付着した汚物を低温で汚
れの少ない冷海水によって逆流洗滌するようｉ１４成す
るとともに、休止きせる蒸発器を所・・・、定の期間毎
に順次に交替させることにより、発電１を継続しながら
すべての蒸発器の伝熱効率を高水準に保持し、さらに、
凝縮器群の各作動流体出口から給液ポンプまでの作動流
体流通経路を水套で包被することによジ、作動流体の再
蒸発によるキーヤビテーションを防止するようにしたも
のである。

すなわち、本発明海洋温度差発電装置は、蒸発部を流通
する海洋表層からの温海水により作動流体を蒸発気化し
て形成した作動流体蒸気を発１部に導入して前記作動流
体蒸気により発電させ、そ１・・の発電部から排出した
前記作動流体蒸気を凝縮部を流通する海洋深層からの冷
海水によυ凝縮液化して形成した前記作動流体を、受液
器および給液ポンプを介し、前記蒸発部に循環させるよ
うに構成した海洋温度差発電装置において、前記蒸発部
および前記凝縮部をそれぞれ複数の蒸発器および凝縮器
により構成し、夜間に、前記複数の蒸発器の一部には前
記温海水を導入しない状態にして、当該一部の蒸発器の
作＃’ｔ−停止させるとともに、当該一部の蒸発器に前
記冷海水を作動時におゆ鳩・前記温海水の流通方向とは
逆の方向に流通させることにより、前記蒸発器に付着堆
積した汚物を洗滌するように構成したことを特徴とする
ものである。

実施例 以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。

第１図に示す構成の本発明海洋温度差発電装置Ａは、蒸
発部１、発電部２、凝縮部３、給液部４ｊおよび温冷両
市水ポンプ５．６よシなっておジ、それら各部全配管お
よびバルブを介し相互に連通して連結しである。

図示の構成例において、蒸発部ｌは、第１および第２の
２台の蒸発器１−１および１−２を作動・流体に対し並
列に連通して連結するとともにδれらの蒸発器１．−１
．１−２をともに温海水ポンプ５に連結し、その温海水
ポンプ５がらの温海水によって作動流体を〃υ熱して蒸
発＃脹させるように構成しである。

・　一方、発電部２は、作動流体の蒸気によって駆゛動
するタービン７とそのタービン７に連結した発電機８と
によって構成しである。

また、凝縮部３は、第１および第２の２台の凝縮器３−
１および３−２を並列に連結してイ１ケ成し゛てあり、
それらの凝縮器８−１．８−２には冷海水ポンプ６から
の低温の深層海水を流通させてタービン７から排出した
作動流体の蒸気を冷却して凝縮液化させるようにしであ
る。

一方、給液部４は、受液器９と給液ポンプ１０とによっ
て構成してあり、受液器９によって気液分離した液状の
作動流体を給液ポンプ１ｏによって蒸発部１に圧送する
ようにしである。なお、受液器９と給液ポンプ１ｏとの
間には、キャビテーションによるベーパーロック防止の
ために所定のサクションヘッドを設定しである。さらに
、凝縮部３の作動流体出口１１がら給液ポンプ１ｏの吸
入口１０−１に至る間は、受液器９を含めて外周面全般
にわたシ、水套１２によって被包してあり、その水套１
２内に冷海水を流通させて、ききに凝１゜・縮させた液
状の作動流体をさらに冷却し、作動流１体内の気泡発生
を防止してタービン７の背圧による摂動の発生を防止し
ている。なお、かかる作動流体の冷却により、同時に、
給液ポンプ１０のサクションヘッド全低減させて発電装
置Ａの設置高を゛低くすることができる。

かかる構成の発電装置Ａにおいて、作動流体は、受液器
９から給液ポンプ１０を介して蒸発部１の第１、帛２の
蒸発器１〜ｊ　、　１−２に圧送されて蒸発し、その作
動流体蒸気は、タービン７に導か１・・れ、そのタービ
ン７によυ発電（歳８を回転式せて発電を行ない、その
タービン７から排出した作動流体の蒸気は、凝縮部３０
４１、第２の凝縮器３−１．３−２を通過する間に凝縮
して液状の作動流体となり、再び受液器９に戻るという
ザイクルｌを繰返し、蒸発ｔ１もｌの温海水と凝縮部３
の冷海水との温度差によって取込んだ熱エネルギーが作
動流体の状態変化に対応した着の電気エネルギーに変換
されて取出される。なお、図中、１３−１〜８はバック
７−ト１７ｊのストップバルブを示し、そ２１・・れら
のバルブは、後述する作動体止時に、休止中゛の蒸発器
および凝縮器に対する作動流体の流通を閉塞するために
設けである。

一方、温海水は、温海水ポンプ５によって海洋表層から
汲上け、温海水管１４により分岐して、第１および第２
の入口バルブ］５−１お上ひｌ５−２全それぞれ介し、
第１および球２の蒸発器１−１および１−２にそれぞれ
流入して作動流体を刀１ノ熱した後に、第１および第２
の出ロバルフ□＋６−１および１６−２’ｉそれぞれ介
し、温海水排出・・・ｇ　１７　Ｃｃ合流して排出され
る。

登だ、冷海水は、海洋深Ｊ＠がら冷海水ポンプ６によっ
て汲上げ、冷海水管１８により分岐して、第１および第
２の冷海水バルブ１９−１および】９−２をそれぞれ介
し、第１および第２の凝縮ｌ器３−１および３−２に流
入して作動流体を冷却した後に、冷海水排出管２ｏに合
流して排出される。

なお、凝縮器８−１．８−２の各作動流体出口１１から
ストップバルブ１８−４　、１３’−８に至！１゜・る
流通路ｍ１ストップバルブ１８−４．１３−８から受液
器９に至る流通路ｎおよび受液器９から給液ポンプ１０
に至る流通路ｐは、ストップバルブ１３−４．１３−８
および受液器９をも含めてそれらの外周部を水套１ｚに
よって包被してありＺ′その水套１２に冷海水管１８か
らの冷海水バイパス路Ｓを連通して冷海水を流入させる
ように構成してあり、冷海水によって各流通路ｍ、ｎ、
ｐおよび受液器９、ストップバルブ１３−４．Ｊａ−８
の各部分全外周から冷却するようにしである。

また、図中、２１は冷海水バイパス路Ｓの中途に設けた
絞り弁を示し、この収すヲ（’２１は、水套］２の冷海
水流通量全調節する／こめＶこ設けである。

−万、冷海水管１８には、蒸発ｇ１に回けて分岐した延
設部２２を設けてあり、その延設部２２の先端を更に分
岐して、第１および第２の蒸発器１−１および１−２の
も温海水出口２３−１および２３−２と第１および第２
の出口バルブ１６−１オヨひ１６−２との中間に第１お
よび第２の洗滌水入口バルブ２４−１および２４−２”
ｉそれぞれ蒸発器１−１および１−２の各温海水入口２
５−１および２５−２と各入口バルブ１５−１および１
５−２との中間にそれぞれ連結して分岐した第１および
第２の洗滌水出ロパルブ２６〜１および′２６−２’ｉ
それぞれ介し、洗滌水排出管２７に合流して排出される
ようにしである。

上述のように構成する本発明海洋温度差発電装置におい
ては、電力需要が多い昼間には、図示の動作状態、すな
わち、第１．第２の洗滌水入ロバ用ルブ２４−１．２４
−２および各出口バルブ２６−１．２６−２’ｉ閉鎖す
るとともに他のバルブをすべて開放状態にすることによ
り、蒸発部１および凝縮部２における第１、第２の蒸発
器ｌ−１゜】−２および第１、第２の凝縮器８−１．８
−２゜に温・冷雨海水および作動流体をそれぞれ並列に
流通させて、作動流体の蒸発量および凝縮量を最大にし
た全力運転によって昼間の電力需要に対処する。

一方、電力需要がほぼ半減する夜間には、作動。

、流体の蒸発１−］および凝縮量も約１／２ですみ、例
えば、第１蒸発器１−１および第１凝縮器３−１を稼働
させるとともに第２蒸発器１−２および第２凝縮器３−
２を休止させ、もって、第２図に示す動作状態、すなわ
ち、全力運転の状態から、第２蒸発器１−２および第２
凝縮器８−２に連通しり作動流体用のストップバルブ１
３−１．１３−２　、１８−ｄ　、　１３−４を閉鎖す
るとともに、第２蒸発器］−２の第２人口バルブ１５−
２および出口バルブ１６−２　、並びに、第２凝縮器３
−２の第２冷海水パルプ１９−２’ｉ閉鎖して除外した
動作状態とすることにより、第２蒸発器１−２および第
２凝縮器３−２の休止により作動流体の蒸発量および凝
縮量をそれぞれ半減させた半減力運転によって夜間の電
力需要半減に対処している。゛なお、その際、第２洗滌
水入口バルブ２４−２および出口バルブ２６−２ｆ：開
くことにより、冷海水ポンプ６からの冷海水の余剰分が
第２洗滌水入口バルブ２４−２ｉ介して第２蒸発器１−
２の第２温海水出口２３−２から第２温海水入口２５−
２４・。

・の方向に、すなわち、温海水の流通方向とは逆の１方
向に流通し、昼間の全力運転時に、第２蒸発器１−２内
に付着、堆積した汚物を逆流洗滌し、その汚物とともに
第２洗滌水出ロバルブ２　ｆｌ−２，’ｉ介して洗滌水
排出管２７により発電装置Ａ外に排゛・出する。

また、夜間に休止洗滌すべき蒸発器および凝縮器を所定
の期間毎に順次に交替させることにより、発電装置Ａ全
体の熱交換効率を高めることができ、かかる汚物付着防
止および除去の作用は、不発明１・・者らの多年の実験
によりその効果を確認したものである。

さらに、第１および第２の凝縮器３−１および３−２か
ら給液ポンプ１０までの作動流体流通路を冷海水が流通
する水套】２によって被包したこ１′とにより、作動流
体の再蒸発によるキャビテーションが防止され、液状作
動流体の泡立ちによるタービン７の背圧による摂動の発
生を防止して静粛円滑に回転を行なわさせるとともに、
給液ポンプ１０に必要なサクションヘッドを低減させて
、発・１・・電装置Ａの設置高を低めることを可能にし
ているみつぎに、第２図示の上述した休止状態とは反対
に、第２蒸発器１−２および８＋！２凝縮器３−２を稼
働させるとともに第１蒸発器１−１および第１凝縮器３
−１を休止させた場合における各バルブ′の作動状態金
第３図に示す。なお、稼働機器および休止機器の組合わ
せは、第１蒸発器１−１と第２凝縮器３−２と、あるい
は、第２蒸発器１−２と第１凝縮器３−１といった組合
わせにすることもでき、かかる機器の組合わせは、それ
ぞれのバト・ルブの開閉により、必要に応じ、簡単に選
定することかできる。

さらに、′電力需要罠は季節変動がらり、多数の蒸発器
および凝縮器によって蒸発部および凝縮部をそれぞれ構
成して年間最高の夏期の電力需装ビト−りに対応きせ、
また、季節内ピークが低下する冬期には、一部の蒸発器
および凝縮器全長期休止させて、その間に休止させた蒸
発器および凝縮器の分解整備を行ないつつ、しかも、上
述した汚物除去作動をしながらの発議を行なうようにす
るこ・・・・ともできる。

効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、海洋
温度差発電装置の蒸発部および凝縮部を゛それぞれ複数
の蒸発器および凝縮器によって構成し、電力需要減少時
に作動全体止させた蒸発器に、凝縮器の作動体止による
余剰冷海水を、温海水流通方向とは逆の方向に流通させ
ることにより、その蒸発器内に付着、堆積した汚物を逆
流洗滌するように構成するとともに、作動を休止させる
蒸発器および凝縮器を所定の期間毎に順次に交替させる
ことにより、発電装置を構成するすべての蒸発器の熱交
換効率を高水準に保持することができ、さらに、凝縮器
出口から給液ポンプまでの作動流体流通経路を水套によ
って被包することにより、作動流体のキャビテーション
全防止することができるという格別の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明海洋温度差発電装置の構成例を・示す回
路図、 第２図および第８図は同じくその減力運転の状態をそれ
ぞれ示す回路図である。 Ａ・・海洋温度差発成装置 １・・蒸発部　１−１．１−２・・蒸発器゛・２・・発
電部　３・・・凝縮部 ３−１．３−２・・・凝縮器 ９・・・受漱器　１０・・給液ポンプ 月・・作動ぴＬ体止［」　」２・・水套。 特許出願人　佐　賀　大　学　長

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　蒸発部Ｕつを流通する海洋表層からの温海水により
   作動流体を蒸発気化して形成した作動流体蒸気を発電部
   〔２〕に導入して前記作動流体蒸気により発電させ、そ
   の発電部（２）から排出した前記作動流体蒸気を凝縮部
   （８）を流通する海洋深層からの冷海水により凝縮液化
   して形成した前記作動流体を、受液器（９）および給液
   ポンプ（ｌＯ）を介し、前記蒸発部（１，１に循環させ
   るよりに溝底した海洋温度差発電装置（Ａ）において、
   前記蒸発部（１）および前記凝縮部（３）をそれぞれ複
   数の蒸発器（１−１，１−２）および凝縮器（３−１，
   ８−２）により構成し、夜間に、前記複数の蒸発器の一
   部には前記温海水を導入しない状態にして、当該一部の
   蒸発器の作動を停止させるとともに、当該一部の蒸発器
   に前記冷海水を作動時における前記温海水の流通方向と
   は逆の方向に流通させることによシ、前記蒸発器に付着
   “堆積した汚物を洗滌するよう構成したことを特徴とす
   る海洋温度差発電装置。 ？、　特許請求の範囲第１項記載の発電装置ん１におい
   て、作動を停止させる前記一部の蒸＠器を゛。 所定の期間毎に順次に交替させること全特徴とする海洋
   温度差発電装置。 ＆　特許請求の範囲第１項筐たは第２項記載の発電装置
   において、前記凝縮部（３）からｊ４ｉｌ記受液器（９
   ）および前記給液ボンダ（−１０）ｋ介１・・して前記
   蒸発部（１）に循環させる前記作動流体の流通経路のう
   ち前記複数の凝縮器（８−１゜８−２）の作動流体出口
   （１１）から前記給液ポンプ（１０）に至る流通経路を
   水套（１２）によジ被包し、その水套（１２）中に前記
   冷海水を１流通させて当該流通経路内の前記作動１５１
   Ｌ体を冷却するようにしたことｔ−特徴とする海洋温度
   差発電装置。