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JPS59107144A - 太陽熱利用プラント - Google Patents

太陽熱利用プラント

Info

Publication number
JPS59107144A
JPS59107144A JP57216373A JP21637382A JPS59107144A JP S59107144 A JPS59107144 A JP S59107144A JP 57216373 A JP57216373 A JP 57216373A JP 21637382 A JP21637382 A JP 21637382A JP S59107144 A JPS59107144 A JP S59107144A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
medium
working medium
direct contact
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP57216373A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuo Tani
辰夫 谷
Shinji Sawada
沢田 慎治
Tadayoshi Tanaka
忠良 田中
Koichi Sakuta
宏一 作田
Izumi Tsuda
泉 津田
Yasuhatsu Nakamoto
中本 泰発
Eiji Sekiya
関矢 英士
Masanobu Morita
守田 政信
Katsumi Shimomura
下村 克己
Hidemasa Ishii
石井 英正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Toshiba Corp filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP57216373A priority Critical patent/JPS59107144A/ja
Publication of JPS59107144A publication Critical patent/JPS59107144A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/065Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a Rankine cycle
    • F03G6/067Binary cycle plants where the fluid from the solar collector heats the working fluid via a heat exchanger
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/065Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means having a Rankine cycle
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は太陽熱集熱器で集められた熱を、伝熱媒体を介
して発電設備、ユーティリティーへ供給する太陽熱利用
プラントに関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、エネルギー資源開発の点から、太陽熱集熱器で集
熱した太陽熱エネルギーを、伝熱媒体に伝達して発電設
備、ユーティリティーへ供給するような太陽熱利用プラ
ントの研究開発が進められている。この太陽熱利用プラ
ントでは、一定時間内にできる限シ多量の熱エネルギー
を吸収し、発電設備、ユーティリティーへの利用を容易
とすることを目的に伝熱システムが形成されている◎す
なわち)熱媒体は液→蒸気のように相変化させて、発電
設備、ユーティリティーへ供給されることが多い。
第1図は、現在考えられているこの種の太陽熱利用プラ
ントの系統構成を示すものである。
図において、太陽熱集熱器1で集熱された太陽熱エネル
ギーを熱媒体aに伝達し、この太陽熱によシ加熱された
熱媒体aを、蒸気発生器2で作動媒体すと熱交換して作
動媒体すの蒸気を発生させ、熱媒体a自ら温度が下りて
熱媒体ポンプ3によυ太陽熱集熱器1へ戻されこの系統
を循環する。一方、熱媒体aによシ加熱されて蒸発した
作動媒体すは、原動機としてのタービン4を駆動して動
力を発生させ、例えば発電機5により発電を行なう。ま
た、このタービン4で熱エネルギーを放出した作動媒体
すは凝縮器6で冷却して凝縮され、作動媒体ポンプ7で
蒸気発生器2へ戻されこの系統を循環する。なお、蓄電
装置他本発明に直接関係のないものは、その図示を省略
している。
ところで、上記において熱媒体aと作動媒体すを同一の
物質とすれば、太陽熱集熱器1で蒸気発生器2を兼ねる
ことが可能となシ、蒸気発生器2は不要となる。そして
、実際にこのようなものは考えられているが、両媒体a
+tlを同一物質とすると次のような問題が生じる0す
なわち、タービン4を駆動するためには、作動縁・体す
として価格や取扱い易さの点から水が最適であるが、水
を太陽熱集熱器1にまで循環させるとなると、太陽熱集
熱器1周囲の系の耐圧を水の蒸発圧力以上にしなければ
ならない。これは、プラント全体の中でも大きな割合を
占める太陽熱集熱器1関係の価格の増大をもたらす。
また、水は0℃で凍結するので、冬期の凍結対策が必要
である。つまシ、太陽熱集熱器1は必然的に屋外に設置
されるうえに、太陽熱利用グ2ントの宿命として夜間は
必ず運転が停止となる。この場合、−晩程度の停止であ
れば保温によ#)解決できるが、天候が悪く運転不能な
日が細口か続ければ、何んらかの処置をしない限シ太陽
熱集熱器1やそれに属する配管内で水の凍結が起こシ機
器の破損し継がる。
以上のような問題がおるため、蒸気発生器2を用いる第
1図の構成のものの採用が考えられているのである。第
1図のものでは、熱媒体aとして水よシも沸点が高くか
つ水よシも融点の低い物質が逃走される。このような物
性を有すれば、太陽熱集熱器1内で高温になっても液相
を保つので、器内の圧力も低くまた冬期になっても凍結
しない。かような物性を有するものの例としては熱媒油
がアシ、ある合成油系熱媒油を一例としてあげると、沸
点は295℃で300℃における蒸気圧力0.16 k
g7cm” El (水は86.591V/crn21
 )とな9ておシ、−50℃までは流動状態にある。
また、第1図に示したものでは蒸気発生器2で熱交換を
行なう場合、これが通常の伝熱面を介しての熱交換であ
ると、被加熱流体でおる作動媒体すの蒸発温度は、加熱
流体である熱媒体aの温度よりかなり低くせざるを得す
、この温度差を縮めようとすれば蒸気発生器2の伝熱面
積を大きく、すなわち蒸気発生器2を大形なものとする
必要があシ、経済性の点で限界があるという不利な点が
おる。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような問題を解決するために成されたも
ので、その目的は太陽熱集熱器の耐圧を低下させ且つ作
動媒体への熱交換性能の向上を図ることが可能な経済的
な太陽熱利用プラントを提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために本発明では、太陽熱エネルギ
ーを集熱する太陽熱集熱器と、この太陽熱集熱器で集め
られた熱を移送する熱媒体系統と、前記熱媒体よシも低
い沸点を有し前記熱媒体によシ加熱されて蒸発して原動
機を駆動する作動媒体系統と、前記熱媒体と作動媒体を
直接々触させてその熱交換を行なう直接々触式蒸気発生
器と、前記熱媒体の圧力を所要圧力に夫々昇圧および減
圧する昇圧手段および減圧手段と、(前記熱媒体中よシ
気相となった作動媒体を分離する気液分離手段とを具備
して成ることを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面に示す一実施例について説明する。
第2図は、本発明による太陽熱利用プラントの系統構成
例を示すものでおシ、第1図と同一部分には同一符号を
付して示す。
図において、1は太陽熱エネルギーを集熱する太陽熱集
熱器で、ここで加熱して高温となった熱媒油等の熱媒体
aを直接々触式蒸気発生器2′内へ移送し、ここで熱媒
体aよシも低い沸点を有する水等の作動媒体すと混合し
て、直接々触による熱交換を行なう。そして、ここで熱
媒体aによシ加熱されて蒸発した作動媒体すを、前述し
た第1図と同様に図示しないタービンに供給し、凝縮液
を作動媒体ポンシフによシ循環させる。一方、上記直接
々触式蒸発器2′の内部は作動媒体すの蒸発圧力となる
ので、かかる圧力の器内へ熱媒体aを供給するために、
太陽熱集熱器1から直接々触式蒸気発生器2′に至る系
統に昇圧手段としての熱媒体ポンプ3を配置し、このポ
ンプ3で熱媒体aの圧力を所要の圧力にまで昇圧する。
また、太陽熱集熱器1に直接々触式蒸気発生器2′内の
高い圧力が加わらないようにするために、直接々触式蒸
気発生器2′から太陽熱集熱器1に至る系統に減圧手段
としての減圧機構8を配置する。
従って、かかる構成とすることによシ第2図示Aの領域
は、第1図に示したものと同様に低い圧力でよくなって
太陽熱集熱器1の副圧を低下させることができ、且つ熱
媒体aと作動媒体すとの熱交換効率を向上させ、経済的
で性能の高い太陽熱利用プラントを得ることができるも
のである。
次に、第3図は本発明の他の実施例構成を示すものであ
シ、第2図と同一部分には同一符号を付してその説明を
省略する。つまシ、第3図は第2図における熱媒体aの
系統の所定の箇所に気液分離器9を設置し、気相となっ
た作動媒体すを分離するようにしたものである。この場
合、分離した作動媒体すが水であれば、図示の如く放出
弁10を開いて大気中へ放出し、また大気中へ放出する
ことが不都合な物質でhb場合には、作動媒体すの系統
へ注入するようにすればよい。
本発明では、直接々触式蒸気発生器2′を用いているた
め、熱媒体aの系統に作動媒体すが微量に混入すること
は避けられない。そして、かように混入した作動媒体す
は太陽熱集熱器1内で加熱されると蒸発し、その量が多
くなると熱媒体aの流れを阻害する恐れがあるが、第3
図の如き構成とすればこれを確実に防止することが可能
となる。
尚、前述において熱媒体aおよび作動媒体すは熱媒油と
水に限る必要はなく、直接々触による熱交換が可能で使
用温度領域に適するものであれば補々の組合せが考えら
れる。
また、減圧手段としては種々のものがあシ、単に減圧す
るだけでなくその除動力を回収できるようガものもある
が、本発明の主旨を満足するものであればどのようなも
のでもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、蒸気発生器として
直接々融成のものを適用するようにしたので、太陽熱集
熱器の副圧を低下させ且つ作動媒体への熱交換性能の向
上を図ることが可能な極めて経済性の高い太陽熱利用プ
ラントが提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の太陽熱利用プラントを示す系統構成図、
第2図は本発明の一実施例を示す系統構成図、第3図は
本発明の他の実施例を示す系統構成図である。 1・・・太陽熱集熱器、2′・・・直接々触式蒸気発生
器、3・・・熱媒体ポンプ、4・・・タービン、5・・
・発電機、6・・・凝縮器、7・・・作動媒体ポンプ、
8・・・減圧機構、9・・・気相分離器、10・・・放
出弁、a・・・熱媒体、b・・・作動媒体。 fIIpl 区 矛2弱 倉3図 東京都千代田区内幸町1丁目1 番6号東京芝浦電気株式会社東 京事務所内 0発 明 者 関矢英士 東京都千代田区内幸町1丁目1 番6号東京芝浦電気株式会社東 京事務所内 0発 明 者 守田政信 東京都千代田区内幸町1丁目1 番6号東京芝浦電気株式会社東 京事務所内 0発 明 者 下材克己 東京都千代田区内幸町1丁目1 番6号東京芝浦電気株式会社東 京事務所内 0発 明 者 石井英正 東京都千代田区内幸町1丁目1 番6号東京芝浦電気株式会社東 京事務所内 ■出 願 人 東京芝浦電気株式会社 川崎市幸区堀川町72番地

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  太陽熱エネルギーを集熱する太陽熱集熱器と
    、この太陽熱集熱器で集められた熱を移送する熱媒体系
    統と、前記熱媒体よシも低い沸点を有し前記熱媒体によ
    シ加熱されて蒸発して原動機を駆動する作動媒体系統と
    、前記熱媒体と作動媒体を直接々触させてその熱交換を
    行なう直接々触式蒸気発生器と、前記熱媒体の圧力を所
    要圧力に夫々昇圧および減圧する昇圧手段および減圧手
    段とを具備して成ることを特徴とする太陽熱利用プラン
    ト。
  2. (2)太陽熱エネルギーを集熱する太陽熱集熱器と、こ
    の太陽熱集熱器で集められた熱を移送する熱媒体系統と
    、前記熱媒体よシも低い沸点を有し前記熱媒体によシ加
    熱されて蒸発して原m機を駆動する作動媒体系統と、前
    記熱媒体と作動媒体を直接々触させてその熱交換を行な
    う直接々触式蒸気発生器と、前記熱媒体の圧力を所要圧
    力に夫々昇圧および減圧する昇圧手段および減圧手段と
    、前記熱媒体中よシ気相と々った作動媒体を分離する気
    液分離手段とを具備して成ることを特徴とする太陽熱利
    用プラント。
JP57216373A 1982-12-10 1982-12-10 太陽熱利用プラント Pending JPS59107144A (ja)

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ID=16687552

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