(57)【要約】【課題】スターリングエンジン発電機の利用は廃棄物焼却炉の廃熱利用、ボイラの廃熱利用、石油製品由来物による燃焼発電、バイオマス燃料による燃焼発電など炭化水素由来物の燃焼による廃熱利用、燃焼直接利用による発電でスターリングエンジン発電機が使われている。スターリングエンジン発電機は温度差発電機でスターリングエンジン発電機の吸熱部に前記利用の高温排気ガスや火炎気流を吸熱部で吸収し発電することとなるが、排気温度の変化で吸熱部に排気ガスが通過するとき、ガス成分、固形成分、タール成分などススの付着で吸熱効率の下がり発電効率が低下するため、頻繁に吸熱部の清掃が必要なる課題がある。とくに、焼却炉あるいはボイラ使用の空気比の調整不備、燃料の違いで不完全燃焼が起こるとススの付着が多くなり吸熱効率が低下し発電量が低下するとともに、吸熱部の劣化が早くなる。頻繁に清掃が必要となり吸熱部のメンテナンスで費用がかさむ課題がある。【解決の手段】本発明は発熱体、過熱蒸気および溶融塩を熱源とすることで炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部に与え、スターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避でき、発電効率が低下させず、メンテナンスのいらないスターリングエンジン発電装置を提供することにある。【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱容器内にスターリングエンジン発電機の吸熱部と吸熱部を覆う発熱体を形成した発熱体を熱源として発電するスターリングエンジン発電装置。
【請求項２】
耐熱容器内片方空間にスターリングエンジン発電機の吸熱部と耐熱容器内に加熱蒸気吹き込み口と、隣接する片方耐熱容器内に配置した飽和蒸気管まわりに過熱蒸気を生成するための発熱体を施し、加熱蒸気を熱源として発電するスターリングエンジン発電装置。
【請求項３】
請求項１、２に発熱体と耐熱容器の間に熱反射板を施したことを特徴とするスターリングエンジン発電装置。
【請求項４】
耐熱容器内片方空間にスターリングエンジン発電機の吸熱部と耐熱容器内に加熱蒸気吹き込み口と、隣接する片方耐熱容器内に飽和蒸気管と過熱蒸気を生成するためのバーナーを施し、加熱蒸気を熱源として発電するスターリングエンジン発電装置。
【請求項５】
耐熱容器内片方空間にスターリングエンジン発電機の吸熱部と耐熱容器内に加熱蒸気吹き込み口と、隣接する片方耐熱容器内に飽和蒸気管と過熱蒸気を生成するための燃焼炉ボイラ廃熱を誘導し、加熱蒸気を熱源として発電するスターリングエンジン発電装置。
【請求項６】
耐熱容器内にスターリングエンジン発電機の吸熱部と吸熱部を覆う溶融塩格納容器と溶融塩格納容器を覆う耐熱容器内に高温気流を誘導し溶融塩を熱源として発電するスターリングエンジン発電装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５のスターリングエンジン発電装置を単数もしくは複数配置した発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は発熱体、過熱蒸気および溶融塩を熱源として発電するスターリングエンジン発電機発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】エネルギーの地産地消や自立電源の確立、エネルギー循環社会へとエネルギー製造の変革が要求されている今日、廃熱利用としてスターリングエンジン発電機発電機が使われるようになってきた。【０００３】スターリングエンジン発電機の利用は廃棄物焼却炉の廃熱利用、ボイラの廃熱利用、石油製品由来物燃焼による発電、バイオマス燃料燃焼による発電など炭化水素由来物の燃焼による廃熱利用、燃焼直接利用による発電でスターリングエンジン発電機が使われている。【０００４】スターリングエンジン発電機は温度差発電機でスターリングエンジン発電機の吸熱部に前記利用の排気ガス熱や燃焼気流を吸熱部で吸熱し発電することとなるが、排気温度の変化で吸熱部に排気ガスが通過するとき、ガス成分、固形成分、タール成分などの要因でススが付着し吸熱効率が下がり発電効率が低下するため頻繁に吸熱部の清掃が必要となっている。【０００５】焼却炉あるいは燃焼炉使用の空気比の調整不備、燃料の違いで不完全燃焼が起こるとススの付着が多くなり吸熱効率低下により発電量が低下するとともに、吸熱部の劣化が早くなる。スターリングエンジン発電機のメンテナンスでは脱着作業、清掃作業が必要となり費用がかさむこととなる。本発明は炭化水素由来成分を含まない発熱体、加熱蒸気あるいは溶融塩による高温エネルギーをスターリングエンジン吸熱部に与えることにより、スターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避し、メンテナンスのいらない安定した発電ができるスターリングエンジン発電装置を提供することである。【０００６】スターリングエンジンはサイクル熱機関のなかで理論上の限界の効率をもつカルノーサイクルを実現する熱機関であり、発電効率がもっとも高いエンジンとなっている。スターリングエンジン発電機は２つのパワーピストンで構成されたα形、ディスプレサーとパワーピストンが同一シリンダーに配置されたβ形、ディスプレサーとパワーピストンが異なるシリンダーに配置されたγ形、さらにパワーピストンの下面の空間を利用したダブルアクティング形の種類があり、現在実用化されているのがα形（特許第６１９４６４３号）は横にスペースを取りピストンが左右に動く構造である。またβ形（特許第５３８８１１１号・特許第６１０６１０２号）は縦型にピストンが動き小型で扱い易いスターリングエンジン発電機である。本発明ではスターリングエンジン発電機の吸熱部に発熱体あるいは加熱蒸気による高温エネルギー発生装置を装着するため、吸熱部があるスターリングエンジン発電機であればいずれのスターリングエンジン発電機でも装着し発電することができる。【０００７】炭化水素由来物の燃焼による廃熱利用、燃焼利用による発電でスターリングエンジン発電機を利用した発電を行う技術が実用化されている。例えば特許文献１〜３では、いずれもスターリングエンジン発電機を既存の焼却炉やボイラの廃熱経路に設置し、廃熱を利用して発電することで、焼却炉やボイラで使用する燃料と購入電力の低減を図っている。しかし、特許文献１〜３では、焼却や蒸気発生のために用いられて使用を終えた廃熱経路途上の約３００℃から４００℃の減温した燃焼ガス（排気ガス）でスターリングエンジン発電機の発電を行っており、焼��炉やボイラに用いられる補機の電力、燃料を補完するための発電であって、余剰電力が生まれるものではない。また廃熱源として化石燃料による廃熱、廃棄物焼却炉からの廃熱はスターリングエンジン発電機吸熱部のススや汚れが頻繁に起こることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−９４０５０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５１０７１号公報
【特許文献３】特開２０１８−８４２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】前記、先行技術文献はいずれもスターリングエンジン発電機を既存焼却炉、既存ボイラに付加し、既存焼却炉、既存ボイラで使用する燃料と購入電力の低減を図るための技術である。スターリングエンジン発電機を、既存焼却炉、既存ボイラの廃熱経路に設置し、廃熱を利用して発電する技術である。既存焼却炉、既存ボイラの燃焼熱は目的物を焼却処理あるいは蒸気を発生させ、燃焼熱を目的工程で使用を終えた廃熱経路途上で減温した排気ガスでスターリングエンジン発電を行い、既存焼却炉、既存ボイラの処理に使う補機の電力、燃料を補完するためのスターリング発電電力であって、決して余剰電力が生まれるものではないことを明細書では記述されている。【００１０】本発明のスターリングエンジン発電機による発電装置はスターリングエンジン発電機の吸熱部に装着する発電室は耐熱容器内にスターリングエンジンの吸熱部を格納し高温発熱体による高温を吸熱部に供給する発電室耐熱容器、及び発電室にスターリングエンジン発電機の吸熱部を格納し耐熱容器内で過熱蒸気による高温エネルギーを吸熱部に供給する発電室耐熱容器を装着し、また吸熱部を溶融塩格納容器で覆い溶融塩を高温気流で加熱し溶融塩の高温エネルギーを吸熱部に供給する。したがってスターリングエンジン発電機の吸熱部は発熱体および過熱蒸気、溶融塩によるすすが付かない高温エネルギーで吸熱部の汚れが起こらないためメンテナンスがいらないスターリング発電装置を提供するものである。【００１１】本発明の目的は、炭化水素由来物で燃焼する廃熱で発電するスターリングエンジン発電機の吸熱部が炭化水素由来成分の排気ガスで吸熱部が汚れ発電効率が低下する課題があり、汚れを除去するメンテナンス費用がかさむ課題がある。さらに、炭化水素由来物で燃焼する廃熱で安定した温度でないため、安定した発電量を得ることができない課題があった。
炭化水素由来成分を含まない発熱体あるいは加熱蒸気による安定した高温エネルギー、溶融塩の高温蓄熱エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部にあたえる発電室耐熱容器をスターリングエンジン吸熱部に装着することによりスターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避し、安定した発電量を維持しながらメンテナンスのいらない、スターリングエンジン発電装置を提供することにある。本発明装置を複数設置することで事業所の自立エネルギーの確立ができ、また地域に電力を供給することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】本発明はスターリングエンジン発電機吸熱部に発熱体、加熱蒸気および溶融塩による高温エネルギーをあたえ発電を行う発電室耐熱容器をスターリングエンジン発電機吸熱部に装着することで、吸熱部のメンテナンスが不要で発電効率を低下させず発電できる、スターリングエンジン発電装置に関する。【００１３】すなわち、スターリングエンジン発電機吸熱部を密閉した発電室耐熱容器を装着する、発電室耐熱容器内はスターリングエンジン発電機吸熱部が格納され、吸熱部を覆う形で発熱体を施し、発熱体が発する約１０００度の高温エネルギーによりスターリングエンジン発電機で発電させることができる。発熱体は極微弱電気で発熱する発熱体である。【００１４】この発熱体を使用することによりスターリング発電機吸熱部の汚れがなくなり、汚れによる発電効率低下を招くことがなくなる。また吸熱部のメンテナンスが不必要となる。吸熱部に高温エネルギーを与える発熱体は自己伝播発熱多層膜発熱体など低エネルギーで高温発熱する発熱体を使用することで安定した高温度を吸熱部に供給でき、継続して発電を行うことができる。発熱体に供給する電気を再生可能エネルギーなど太陽光発電電力でまかなうことで、スターリングエンジン発電機が昼夜連続稼動し、外部電源なしで発電しつづけることができる。発熱体は一般的にシーズヒータ使用の発熱体はあるが電力使用量が多い課題がある。極微弱電気で発熱する発熱体電力の使用量はスターリングエンジン発電電力量以下にすることができる。発熱体の電力を太陽光などの再生可能エネルギーを使用すれば購入電力を投入することなく昼夜発電を永続することができる。【００１５】本発明の発電装置を複数台設置することで購入電力がなくとも発電できる発電所の設置が可能となり、独立した外部電源が不要の発電所稼動が可能となる。太陽光発電所は同種の外部電源不要の発電所であるが昼間しか発電できず、本発明の発電装置を使用すれば昼夜間発電を永続できる発電所となる。【００１６】また、高温エネルギーに加熱蒸気を使用することで発熱体同様の効果を生む方法を解説する。本発明は炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部に生成加熱蒸気による高温エネルギーを与えることによりスターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避でき発電効率が低下せず、メンテナンスのいらないスターリングエンジン発電装置を提供することにある。【００１７】すなわち、発電室耐熱容器内片方空間にスターリングエンジン発電機の吸熱部と生成加熱蒸気の吹き込み口を形成し、隣接する過熱蒸気発生室の片方耐熱容器内に飽和蒸気管周りに過熱蒸気を生成するための発熱体を施し、瞬間に約１０００度に上昇する発熱体で飽和蒸気管に高熱をあたえ加熱蒸気を生成し、発電室耐熱容器内の吸熱部に加熱蒸気の高温エネルギーを与え発電するスターリングエンジン発電装置である。【００１８】飽和蒸気管周りに飽和蒸気を過熱蒸気に生成するための発熱体は自己伝播発熱多層膜発熱体など低エネルギーで高温発熱する発熱体を使用することで安定した加熱蒸気を吸熱部に供給することで、吸熱部のメンテナンス不要で継続して発電を行うことができる。【００１９】加熱蒸気にするための飽和蒸気は蒸気ボイラでつくられる蒸気を利用することで飽和蒸気を得ることができる。また、ボイラの蒸気製造システムにおいて本発明である過熱蒸気による発電装置をボイラシステムに組み込むことにより、ボイラシステム電力をまかなえまた、スターリングエンジン発電機で冷却水が上昇した温水をボイラ給水タンクに投入することでボイラ燃料を削減できることとなる。また、加熱蒸気で発電を終えた蒸気をボイラ給水の昇温に熱交換すればボイラ燃料を削減することができる。さらに、工場ではほとんどがボイラ設備を完備していることから、本発明の発電装置を複数台設置することで、事業所内で自立電源の確立ができる。【００２０】また、過熱蒸気生成を発熱体同様の効果を生む方法を解説する。本発明は炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部に生成加熱蒸気による高温エネルギーを与えることによりスターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避でき発電効率を低下させず、メンテナンスのいらないスターリングエンジン発電装置を提供することにある。飽和蒸気はボイラシステムや炭化装置で使用される飽和蒸気を使用できる。【００２１】すなわち、発電室耐熱容器内片方空間にスターリングエンジン発電機の吸熱部と加熱蒸気吹き込み口と加熱蒸気排出口を形成し、隣接する片方に過熱蒸気生成室耐熱容器内に飽和蒸気管を配置し、周りにバーナーあるいは高温廃熱からの高温気流で飽和蒸気管を加熱し加熱蒸気を生成し、隣接する発電室耐熱容器におくられ高温エネルギーで発電するスターリングエンジン発電装置である。バーナー燃料はバイオマス燃料あるいは炭化装置でつくられる乾留ガス燃料などを使用することで燃料費を極小にできる。また高温廃熱が出る燃焼炉ボイラの高温廃熱エネルギーを使用することで有価のエネルギーが不要となる。【００２２】本発明の目的は、炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部にバーナーあるいは高温廃熱で生成した加熱蒸気による高温エネルギーを吸熱部に与えることによりスターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避でき、吸熱部のメンテナンス不要で発電効率を落とさないスターリングエンジン発電装置を提供することである。
本装置に単数もしくは複数のスターリングエンジンを設置することで事業所の自立電源の確立と地域に電力を供給することができる。
【発明の効果】
【００２３】本発明の目的は、炭化水素由来成分を含まない発熱体あるいは生成加熱蒸気あるいは溶融塩による高温エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部に与えることによりスターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避でき、安定発電量を維持しながらメンテナンスのいらないスターリングエンジン発電装置を提供することである。本発明装置を複数設置することで永続に発電でき、事業所の自立電源の確立と地域に電力を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【００２４】本発明にかかるスターリングエンジン発電機を用いた発電装置は発熱体、加熱蒸気および溶融塩を熱源として発電するスターリングエンジン発電機発電装置に関する。
以下詳しく説明する。【００２５】本発明はスターリングエンジン発電機吸熱部を密閉した発電室耐熱容器で覆い、発電室耐熱容器は金属あるいは金属とキャスタブルで構成され、吸熱部を発電室耐熱容器で密閉する形となるが脱着可能な構造である。耐熱容器内の吸熱部を覆う形で発熱体を施し、発熱体が発する高温エネルギーによりスターリングエンジン発電機吸熱部に与え発電することができる。【００２６】発熱体を使用することによりスターリング発電機吸熱部の汚れはなくなり、汚れによる発電機の効率低下を招くことがなく、また吸熱部のメンテナンスが不要となる。吸熱部に高温を与える発熱体は自己伝播発熱多層膜発熱体などで軽金属と遷移金属半導体素子をナノの厚みで積層堆積させた金属多層膜に外部から極微小の電気エネルギーを与えると閃光を発しながら瞬時に約１０００度の発熱をする。また電気エネルギーをコントロールすることで発熱温度をコントロールできる発熱体である。発熱体は各種開発されており発熱体を特定するものではなく極微小の電気エネルギーで瞬時に高温に達する発熱体を使用する。
低エネルギーで高温発熱する発熱体を使用することで安定した高温エネルギーをスターリングエンジン吸熱部に供給することで、永続して発電を行うことができる。発熱体に供給する電気を再生可能エネルギーなど太陽光発電電力でまかなうことで発熱体電力を自立電力にできる。またスターリングエンジン発電機が稼動し発電が起こると、その余剰電力で発熱体電力をまかなうことができ、スターリングエンジン発電機が昼夜継続して稼動し、外部電源不要で発電を永続できる。【００２７】本発明の発電装置を複数台設置することで外部電源がなくとも発電できる発電所が可能となり、独立した無電源の発電所が可能となる。太陽光発電所は同種の無電源発電所であるが夜間は発電できない。本発明の発電装置を使用すれば昼夜間電力を自立して供給できる発電所となる。発熱体で使用する電力を発電する電力以下にすることで夜間での発電では太陽光発電がなくとも、自己発電電力を発熱体に供給することで昼夜永続できる発電所となる。【００２８】また、加熱蒸気を使用することで発熱体同様の発電効果を生む前項実施例に付随した方法を解説する。本発明は炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部に発熱体利用した加熱蒸気による高温エネルギーを与えることによりスターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避でき、発電効率が低下させず、メンテナンスのいらないスターリングエンジン発電装置を提供することにある。【００２９】すなわち、発電室耐熱容器内片方空間にスターリングエンジン発電機の吸熱部と加熱蒸気を吹き込み口と加熱蒸気排出口を形成し、片方に隣接する加熱蒸気生成室の空間に施した飽和蒸気管周りに飽和蒸気を過熱蒸気に生成するための発熱体を施し、瞬間に約１０００度に上昇する発熱体で飽和蒸気を加熱蒸気に生成し、過熱蒸気を発電室耐熱容器に吹き込み高温エネルギーを吸熱部に与え発電するスターリングエンジン発電装置である。【００３０】飽和蒸気管周りに飽和蒸気を過熱蒸気に生成するための発熱体は自己伝播発熱多層膜発熱体などで軽金属と遷移金属半導体素子をナノの厚みで積層堆積させた金属多層膜に外部から極微小の電気エネルギーを与えると閃光を発しながら瞬時に約１０００度の発熱をする。また極微小の電気エネルギーをコントロールすることで発熱温度をコントロールできる発熱体である。発熱体は各種開発されており発熱体を特定するものではなく極微小の電気エネルギーで瞬時に高温に達する発熱体を使用する。
したがって安定した加熱蒸気を吸熱部に供給することで、継続して発電を行うことができる。【００３１】一般的なボイラシステムに本発明装置を附帯することでボイラシステム電力とボイラ燃料を削減することができる。すなわちボイラで生成された蒸気はヘッダーに集約され各使用目的にあった、場所へ蒸気搬送される。そのヘッダーからの蒸気は飽和蒸気であり、この蒸気を本装置の過熱蒸気生成部に導き、過熱蒸気生成室内の飽和蒸気管の周囲を覆うように配置された約１０００度の高温になる発熱体で加熱蒸気が生成される。生成された過熱蒸気は加熱蒸気生成室から隣接するスターリングエンジン吸熱部に導かれ、高温エネルギーが吸熱されスターリングエンジン発電が起こる。吸熱部で熱交換した過熱蒸気はスターリングエンジン吸熱部格納の発電室に設置した過熱蒸気排出口から給水を熱交換しボイラ給水タンクに入れればボイラ燃料の削減となる。またボイラの高温廃熱を過熱蒸気生成室内に誘導すれば発熱体の役目を担うことができる。【００３２】ボイラシステムに本装置で発電した電力をファン電力、バーナー電力、ポンプ電力などに使用できる。給水温度を本発明装置の廃熱で上げることでボイラ燃料の削減ができ、ボイラ効率を上げることができる。また本発明装置はスターリングエンジンを含めボイラに附帯させることで、ボイラ１台に複数台を附帯させることができるため、ボイラシステム電力だけでなく、事業所の自立電源の確立ができる。【００３３】また、吸熱部にあたえる過熱蒸気をバーナーあるいは廃熱高温気流で生成し発電する方法を解説する。本発明は炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部にバーナーあるいは廃熱高温気流によって加熱蒸気を生成し高温エネルギーを与えることにより、スターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避し発電効率を低下させず、メンテナンスのいらないスターリングエンジン発電装置を提供することにある。【００３４】すなわち、発電室耐熱容器内にスターリングエンジン発電機の吸熱部と耐熱容器内に加熱蒸気吹き込みノズルを施し、片方の隣接する過熱蒸気生成室耐熱容器内に飽和蒸気管周りにバーナーあるいは廃熱高温気流からの高温熱風で飽和蒸気管を過熱し加熱蒸気を生成し、発電室耐熱容器内に高温エネルギーを吸熱部に与え発電するスターリングエンジン発電装置である。本装置を複数台設置することで自立電源を確立することができる。
バーナーはバイオマス燃料あるいは炭化装置でつくられる乾留ガスを使用するバーナーあるいは燃焼炉ボイラの廃熱高温気流であれば燃料費を極小にできる。【００３５】本発明の目的は、炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機吸熱部にバーナーあるいは燃焼炉ボイラの廃熱高温気流で加熱蒸気を生成させ、スターリングエンジン吸熱部に高温エネルギーを与えることによりスターリングエンジン発電機吸熱部の汚れを回避でき、メンテナンスのいらないまた、発電効率を落とさないスターリングエンジン発電装置を提供することである。
本装置を単数もしくは複数設置することで自立電源を確立することができる。
【実施例】
【実施例１】
【００３６】本発明にかかるスターリングエンジン発電機１を用いた発電装置は発熱体４を熱源として発電するスターリングエンジン発電機１発電装置に関する。
以下詳しく説明する。【００３７】本発明はスターリングエンジン発電機吸熱部３を密閉した発電室耐熱容器２で覆い、発電室耐熱容器２は金属あるいは金属とキャスタブルで厚さ２ｃｍ〜１０ｃｍで構成され、発電室耐熱容器２内はスターリングエンジン発電機吸熱部３が密閉され、スターリングエンジン発電機１の吸熱部３以外は外気部にある。吸熱部３を発電室耐熱容器２で密閉する形となるが脱着可能な構造である。発電室耐熱容器２内のスターリングエンジン吸熱部３を覆う形で発電室耐熱容器２と吸熱部３の間に発熱体４を施して、発熱体４が発する約１０００度の高温エネルギーによりスターリングエンジン発電機１で発電することができる。発電室耐熱容器２外部のスターリンエンジン発電機１は冷却水が通過し高温で押し上げられたピストンを冷却水で押し下げる。冷却水１は温水となり多目的に利用できる。【００３８】発熱体３は電気供給線５より供給される電気による発熱体４を使用することによりスターリング発電機吸熱部３の吸熱作用で吸熱部３の汚れはなくなり、汚れによる発電機の効率低下を招くことがなく、また吸熱部のメンテナンスが不要となる。吸熱部３に高温を与える発熱体４は自己伝播発熱多層膜発熱体などで軽金属と遷移金属半導体素子をナノの厚みで積層堆積させた金属多層膜に外部から極微小の電気エネルギーを与えると約１０００度の発熱をする。また極微小の電気エネルギーをコントロールすることで発熱温度をコントロールできる発熱体４である。発熱体４は各種開発されており発熱体４を特定するものではなく極微小の電気エネルギーで瞬時に高温に達する発熱体４を使用する。【００３９】本発明で使用する発熱体４は２０〜３０ミクロン厚さの発熱体を幅約１ｃｍの帯状であり発熱体４間隔を約１ｃｍあけ周囲を帯状に配置する。吸熱部３と発熱体４との空間は約２〜３ｃｍあける。発熱体４は低エネルギーで約１０００度に高温発熱するが吸熱部３側の発熱体４の熱エネルギーは吸熱部３に吸熱されるが、発熱体４の反対部分の熱エネルギーは発電室耐熱容器２内側に反射して吸熱部３に吸熱される。この反射熱を効率よくするために、発熱体４と発電室耐熱容器２内側の間に熱反射板６を施すことで発熱体４の熱エネルギーを効率よく吸熱部３に与えることができる。発熱体４で使用する電力は発電する電力以下となり、熱反射板設置の有無及び位置空間及び発電耐熱容器２構造で発電量は変化する。【００４０】スターリングエンジン発電機１は各社が提供しており上記実施例では直径２０ｃｍ長さ１０ｃｍの吸熱部３に施す場合であり、発熱体は自由に加工することができ、間隔長さは各社のスターリングエンジン発電機１吸熱部３の形状にあわせ高効率の形状とし配置とする。【００４１】スターリングエンジン発電機１は吸熱部３で得た高熱で膨張した気体でピストンを動かし、冷却水でピストンをもどす構造であるため、冷却水は温水となり排出される。したがって温水を多目的に利用することができる。【００４２】発熱体４を使用することで安定した高温度を吸熱部３に供給することで、永続して発電を行うことができる。発熱体４に供給する電気を再生可能エネルギーなど太陽光発電電力でまかなうこともできる。またスターリングエンジン発電機１が稼動し発電が起こると余剰電力で発熱体４電力をまかなうことができ、スターリングエンジン発電機１が昼夜継続して稼動し外部電源不要で発電しつづけることができる。【００４３】本発明の発電装置を複数台設置することで購入電力がなくとも発電できる発電所が可能となり、独立した発電所が永続可能となる。太陽光発電所は同種の無電源発電所であるが夜間は発電できない、本発明の発電装置を使用すれば昼夜間電力を供給できる発電所となる。発熱体４で使用する電力を発電する電力以下にすることで夜間での発電では太陽光発電がなくとも、自己発電電力を発熱体４に供給することで永続できる発電所となる。
【実施例】
【実施例２】
【００４４】本発明にかかるスターリングエンジン発電機１を用いた発電装置は発熱体３で生成する過熱蒸気を熱源として発電するスターリングエンジン発電機１発電装置に関する。
以下詳しく説明する。【００４５】発電室耐熱容器２と過熱蒸気生成室９とで構成され、発電室耐熱容器２内空間にスターリングエンジン発電機１の吸熱部３直径２０ｃｍ長さ１０ｃｍの吸熱部３と加熱蒸気吹き出し口７を形成し、隣接する加熱蒸気生成室耐熱容器９空間に蛇行した飽和蒸気管８の複数管径約直径１０ｃｍ長さ約３０ｃｍ飽和蒸気管８の周りに飽和蒸気管８に熱を与え過熱蒸気に生成するための発熱体４幅１ｃｍで間隔２ｃｍ離し螺旋状に飽和蒸気管８との空間を設け施し、約１０００度に上昇する発熱体４で飽和蒸気管８を加熱し加熱蒸気を生成し、高温エネルギーを発電室耐熱容器２に吹き込みスターリングエンジン吸熱部３に与え発電する。発熱体４は電気供給線５より電気供給され過熱する。飽和蒸気管８は蛇行配置することで熱効率がよくなるためで形が限定されるものではない。【００４６】飽和蒸気管８周りに飽和蒸気を過熱蒸気に生成するための発熱体４は、自己伝播発熱多層膜発熱体などで軽金属と遷移金属半導体素子をナノの厚みで積層堆積させた金属多層膜に外部から極微小の電気エネルギーを与えると約１０００度の発熱をする。また極微小の電気エネルギーをコントロールすることで発熱温度をコントロールできる発熱体４である。発熱体４は各種開発されており発熱体４を特定するものではなく極微小の電気エネルギーで瞬時に約１０００度に達する高効率の発熱体４を使用する。したがって安定した加熱蒸気を吸熱部３に供給することで、永続して発電を行うことができる。各種スターリングエンジンの吸熱部３の形状によっては過熱蒸気生成する発熱体４の形状長さ間隔は効率のよい形状とする。【００４７】発電室耐熱容器２および過熱蒸気生成室耐熱容９は金属または金属とキャスタブル約２ｃｍ〜１０ｃｍの厚さで覆われている。発電室耐熱容器２にスターリングエンジン発電機１の吸熱部が密閉され、発電室耐熱容器２に隣接する加熱蒸気生成室耐熱容器９にはボイラシステムなどから誘導した飽和蒸気管８が蛇行状に配置されており、飽和蒸気管８を覆うような螺旋形状で幅約１ｃｍ間隔の発熱体４が約３〜４ｍで空間約２〜３ｃｍ間隔で螺旋状配置され、飽和蒸気管８と間は空間が施されている。発熱体３の飽和蒸気管８側は約１０００度の高温エネルギーが与えられるが発熱体４の反対側は加熱蒸気発生室断熱容器９内側に反射し、飽和蒸気管８に高温エネルギーを与える。加熱蒸気生成室耐熱容器９内側面と発熱体４の空間に熱反射板６を置くことにより、飽和蒸気管８の反対側の発熱体４から出る約１０００度の高温エネルギーを反射で飽和蒸気管８に与え熱効率がよくなる。【００４８】生成された加熱蒸気は隣接する発電室耐熱容器２内のスターリングエンジン吸熱部３に高温エネルギーを与えてスターリングエンジン発電機１が発電する。吸熱部３で熱交換した過熱蒸気は吸熱部３がある発電室耐熱容器２の過熱蒸気排出口１０より排出される。排出された過熱蒸気はボイラシステムで使用する給水の昇温に利用すればボイラ燃料を削減することができる。スターリングエンジン発電機１で使用する冷却水は発電後約６度〜１０度上昇するため昇温した冷却水をボイラ給水タンクに投入すればさらにボイラ燃料を削減することができる。【００４９】一般的なボイラシステムに本発明装置を附帯することでボイラシステム電力とボイラ燃料を削減することができる利点がある。すなわちボイラ飽和蒸気はヘッダーに集約され各使用目的にあった場所へ搬送される。ヘッダーからの蒸気は飽和蒸気であり、この蒸気を本装置の過熱蒸気生成部に導くことができる。またボイラ廃熱を加熱蒸気発生室断熱容器９に誘導することで発熱体の電力を削減することができる。【００５０】ボイラシステムに発電した電力をファン電力、バーナー電力、ポンプ電力などに使用できる。給水温度を本発明装置の過熱蒸気廃熱で上げることでボイラ燃料の削減ができる、また本発明装置はボイラに附帯させると、ボイラ１台に複数台の本装置を附帯させれば、ボイラシステム電力だけでなく、設置台数では事業所の電力さえもまかなえることとなる。
ボイラシステムへの本発明装置の附帯は本発明装置を応用した一例である。
【実施例】
【実施例３】
【００５１】本発明にかかるスターリングエンジン発電機１を用いた発電装置はバーナー１２で生成する過熱蒸気を熱源として発電するスターリングエンジン発電機１発電装置に関する。
以下詳しく説明する。【００５２】炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機１吸熱部３にバーナー１２によって加熱蒸気を生成し吸熱部３に高温エネルギーを与えることにより、スターリングエンジン発電機１吸熱部３の汚れを回避でき発電効率を低下させず、メンテナンスのいらないスターリングエンジン発電装置を提供することである。【００５３】発電室耐熱容器２と過熱蒸気生成室耐熱容器９とで構成され、発電室耐熱容器２内空間にスターリングエンジン発電機１の吸熱部３直径２０ｃｍ長さ１０ｃｍの吸熱部３と加熱蒸気吹き込み口７と過熱蒸気排出口１０を形成し、隣接する片方の加熱蒸気生成室耐熱容器９の空間に蛇行する飽和蒸気管８に約１０００度の高温熱風で飽和蒸気管８を過熱し加熱蒸気に生成し、高温エネルギーを発電室耐熱容器２内に吹き込みスターリングエンジン吸熱部３に与え発電するスターリングエンジン発電装置である。【００５４】バーナーはバイオマス燃料をガス化したもの、あるいは炭化装置でつくられる乾留ガスを使用して燃焼するバーナーで飽和蒸気管８を高温加熱し加熱蒸気を生成させ、隣接する発電室耐熱容器２内の吸熱部３に高温過熱蒸気を与え発電するスターリングエンジン発電装置である。高温過熱蒸気が吸熱部３で熱交換を終えた過熱蒸気は過熱蒸気排出口１０より排出される。過熱蒸気生成室耐熱容器９のバーナー１２高温気流は加熱蒸気生成室耐熱容器９に設けたバーナー排気口１１より外部に排出される。また加熱蒸気の生成には燃焼炉ボイラの廃熱高温気流を使用することもできる。
【実施例】
【実施例４】
【００５５】本発明にかかるスターリングエンジン発電機１を用いた発電装置は溶融塩を熱源として発電するスターリングエンジン発電機１発電装置に関する。
以下詳しく説明する。【００５６】炭化水素由来成分を含まない高温エネルギーをスターリングエンジン発電機１吸熱部３を発電室溶融塩格納器１１で密閉しさらに耐熱容器１５で発電室溶融塩格納器１６を密閉する。耐熱容器１５内は高温気流入り口１７から誘導した高温気流が耐熱容器１５内に吹き込むための高温気流噴出し口１３を設け耐熱容器１５内に吹き込まれる。耐熱容器１５に密閉された発電室溶融塩格納容器１６内の溶融塩に高温エネルギーが蓄積され溶融塩高温エネルギーがスターリングエンジン発電機１吸熱部３で吸熱され発電する。【００５７】耐熱容器１５内に吹き込まれた高温気流は発電室溶融塩格納器１６内の溶融塩に熱エネルギーが蓄積されたのち排気口１４から排出される。耐熱容器１５内に吹き込まれる高温気流は燃焼炉の高温排気ガス、ボイラの高温排気ガス、乾留ガスバーナー気流、燃焼炉バーナー気流と高温気流であればいずれも同様の効果となる。【００５８】本発明の溶融塩は常温では固体で熱を加えると液体となるイオン液体で比熱が大きくスターリングエンジンの吸熱部３に溶融塩を内蔵した発電室溶融塩格納容器１６で密閉し、発電室溶融塩格納容器１６を高温気流で溶融塩に熱エネルギーを蓄積し吸熱部３に高温エネルギーを供給することで発電するスターリングエンジン発電機１である。溶融塩は一般的に外部熱交換により蓄積エネルギーを放出するため、常に外部からに熱供給を受け循環することとなるため高温ポンプが必要となるが、本発明は循環せず発電室溶融塩格納容器１６の溶融塩に熱を加え、さらに溶融塩が吸熱部３に熱を供給する構造となるため、溶融塩と吸熱部３が一体となり効率的な熱交換が行え、吸熱部３の汚れもなく安定した発電が行える。溶融塩熱媒体を使用することで熱が溶融塩に蓄積され、耐熱容器１５内に吹き込まれる高温気流の温度変化による発電変化もなくなり、安定した発電電力をえることができる。
また溶融塩の蓄熱方法として太陽熱エネルギーを利用することもできる。
また発電室溶融塩格納容器１６の溶融塩の代わりに発電室溶融塩格納容器１６の内側に半導体素子を積層しマイクロウエーブで発熱し発電することもできる。
エネルギーの地産地消や自立電源の確立、エネルギー循環社会へとエネルギー製造の変革が要求されている今日、再生可能エネルギーの太陽光、水力、風力などの発電があるが気象変化に影響される発電である。本発明装置は気象変化に影響されない自立できる小型発電装置である。小規模発電から群集設置の大規模発電所まで多用途に利用できる発電装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施例１）の発電装置のシステム図１  ：スターリングエンジン発電機
２  ：発電室耐熱容器
３  ：吸熱部
４  ：発熱体
５  ：電気供給線
６  ：熱反射板
【図２】実施例２）の発電装置のシステム図１  ：スターリングエンジン発電機
２  ：発電室耐熱容器
３  ：吸熱部
４  ：発熱体
５  ：電気供給線
６  ：熱反射板
７  ：過熱蒸気吹き込み口
８  ：飽和蒸気管
９  ：過熱蒸気生成室耐熱容器
１０：加熱蒸気排出口
【図３】実施例３）の発電装置のシステム図１  ：スターリングエンジン発電機
２  ：発電室耐熱容器
３  ：吸熱部
４  ：発熱体
５  ：電気供給線
６  ：熱反射板
７  ：過熱蒸気吹き込み口
８  ：飽和蒸気管
９  ：過熱蒸気生成室耐熱容器
１０：加熱蒸気排出口
１１：バーナー排気口
１２：バーナー
１３：高温気流噴出し口
１４：排気口
１５：耐熱容器
１６：発電室溶融塩格納器
１７：高温気流入り口
【図１】
2020169638.tif 000002
【図２】
2020169638.tif 000003
【図３】
2020169638.tif 000004
【図４】
2020169638.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和1年6月28日(2019.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
【図１】実施例１）の発電装置のシステム図  １：スターリングエンジン発電機  ２：発電室耐熱容器  ３：吸熱部  ４：発熱体  ５：電気供給線  ６：熱反射板
【図２】実施例２）の発電装置のシステム図  １：スターリングエンジン発電機  ２：発電室耐熱容器  ３：吸熱部  ４：発熱体  ５：電気供給線  ６：熱反射板  ７：過熱蒸気吹き込み口  ８：飽和蒸気管  ９：過熱蒸気生成室耐熱容器  １０：加熱蒸気排出口
【図３】実施例３）の発電装置のシステム図  １：スターリングエンジン発電機  ２：発電室耐熱容器  ３：吸熱部  ４：発熱体  ５：電気供給線  ６：熱反射板  ７：過熱蒸気吹き込み口  ８：飽和蒸気管  ９：過熱蒸気生成室耐熱容器  １０：加熱蒸気排出口  １１：バーナー排気口  １２：バーナー  １３：高温気流噴出し口  １４：排気口  １５：耐熱容器  １６：発電室溶融塩格納器  １７：高温気流入り口
【図４】実施例４）の発電装置のシステム図  １：スターリングエンジン発電機  ３：吸熱部  １３：高温気流噴出し口  １４：排気口  １５：耐熱容器  １６：発電室溶融塩格納器  １７：高温気流入り口