(57)【要約】【課題】温度差発電の温度差を大きくし、装置全体の構造を簡単にし、しかもエネルギー効率の良い温度差発電装置。【解決手段】温度差発電の媒体に最も安全で安価な水を使用する事により、容易に各種発電プラントや、太陽光を集光して出来た高温の熱やこれらを組み合わせて出来た高温の熱で蒸気発生器を加熱して、高温高圧の水蒸気にしてタービンと発電機を高速回転して発電する。その際タービンから排出される高温の水蒸気を復水器の冷却パイプで液化してそれを冷やして温水にし、その温水を管の中を通して海水で冷やしながら下降させ、深海の冷却器を使い低温の海水で冷却する。  冷却されて冷水になった水を、断熱材で被覆された管の中を上昇させて、復水器の冷却パイプの中に通す。その冷水は冷却パイプの中で高温の水蒸気を液化して冷却する際に、大量の熱を吸収して高温になり、ポンプで高温のまま蒸気発生器に送り込まれる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラント等の高温の排熱や、太陽光を集光して得た高温の熱等
及び両者を組み合わせて蒸気発生器を加熱して、水やアンモニア水等
の液体を高温高圧の蒸気にしてタービンを高速回転して発電する。
タービンから排出された高温の蒸気は、復水器の冷却パイプに当てて
液体に変えると同時に冷やす。冷えた液体は、管の中を海水で冷やし
ながら下降させて、底の冷却器で冷却して冷たい液体にする。この冷た
い液体は、断熱材で被覆された管の中を上昇して復水器の冷却パイプ
の中に入り、また、タービンから排出された高温の蒸気の液化と冷却に
使用される。高温の蒸気の液化と冷却に使用された冷却パイプの中の
冷たい液体は、この時大量の熱を吸収して高温になり、ポンプで蒸気
発生器に送られる事を特徴とする温度差発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載した、高温の蒸気の液化で出来た液体が冷やされて、
更に海水で冷やされる側の管を太い管にして、その太い管の中に、地
上から海洋深層水の層にまで達する、海洋深層水汲み上げ管を通した
事を特徴とする温度差発電装置。
【請求項３】
請求項１に記載した、高温の蒸気の液化で出来た液体が冷やされて、
更に海水で冷やされる側の管の周りに、上端が海面より少し下で、下
端が管の底近くになる筒状体を取り付けた事を特徴とする温度差発電
装置。
【請求項４】
請求項２に記載した太い管の周りに、上端が海面より少し下で、下端
が太い管の底の近くになる、太い筒状体を取り付けた事を特徴とする
温度差発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置全体の構造が簡単でエネルギー効率も良い温度差
発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温度差発電としては、海洋温度差発電が良く知られている。
これは、表面近くの高温の海水をポンプで汲み上げて各種の液体を蒸
発させてタービンを回転させて発電し、深海の低温の海水をポンプで
汲み上げて、熱交換器で凝縮器を冷やしてから、タービンからの排気
を冷却して液体に戻して、その液体をポンプでまた、蒸発器に戻すと言
うサイクルを繰り返すものであり、比較的構造が簡単で有効な発明で
あると考えられている。
しかし、この発明の欠点は、海の表面と深海の温度差が約２０℃少々
位しかない事により、大量の電気を発電するためには、大量の深海の
海水の汲み上げが必要になり、その為に多くのエネルギーを消費して
しまうのでエネルギー効率があまり良くない。
海洋深層水の汲み上げや、深海の栄養分を多く海面近くまで上昇させ
て、プランクトンを大量発生させて魚の餌とすることが出来るなど、二次
的な効果は有っても、温度差発電そのものの効率としてはあまり期待
できない。
【特許文献１】特許公報昭62-17119号公報の第１図
【０００３】
温度差発電の効率を上げるために、タービンを二段にしている発明も
あり、一見有効である様な感じを受ける発明もある。
この場合には、タービンを二段にしたために、構造が非常に複雑になっ
ており、ポンプの数も増えてしまっているので、タービンを二段にした以
上の効果が得られるのかに疑問が残る。
【特許文献２】特開平7-91361号公報
【０００４】
海洋温度差発電と汽力発電とを組み合わせた発明もあるが、海洋温
度差発電の部分で温海水と冷海水の汲み上げにかなりのエネルギー
を消費してしまい、冷海水の凝縮に使用した後の水を汽力発電部の復
水器に送るので、冷海水の温度も上昇しており、冷却ポンプに使用する
エネルギーもその分だけ多くなる。
その為に、装置全体が大きく複雑になり、温度差発電装置全体の費用
も多額になり、メンテナンスも大変である。
【特許文献３】特許公報昭62-4528号
【０００５】
高温海水の汲み上げに圧縮空気を使用し、冷海水の汲み上げをする
為に、深海に設置されたパイプの中の深海の冷温海水に噴射ノズルで
液体状のエタンやエチレンなどの冷媒を冷媒圧縮機で送り込み、これ
らの液体が沸騰して冷温海水とともに上昇して、凝縮器で熱交換を行
い気液分離機でエタンやエチレンなどの気体を回収して、冷媒圧縮機
でこれらの気体を低温海水域まで送り込み、そこの冷媒用凝縮機で液
体にして、再び噴射ノズルで、冷温海水にエタンやエチレンを送り込む
という、発明もある。
この場合には、高温海水の汲み上げにポンプを使った場合と、空気圧
縮機を使用した場合の比較が困難で、冷温海水をポンプで汲み上げた
場合と、エタンやエチレンなどの液体の沸騰を利用した場合との比較も
しにくい、ただ、液体の沸騰を利用する場合には、噴射ノズルや冷媒用
凝縮器が深海にあるために、何らかの突発的な事故で故障した場合の
修理に心配があるし、構造の複雑さも気に掛かる。
【特許文献４】特許公報昭62-17119号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
温度差発電において、海面近くの高温海水と深海の低温海水の温度
差が、約２０℃位しか無いのは、温度差発電においては致命的であり、
温度差発電の効率を上げるには、少なくても１００℃以上の温度差が必
要だと考えられる。
また、構造が複雑になり過ぎたり、ポンプの数が多いのもエネルギーの
浪費につながり、両方ともエネルギー効率の上昇には適さない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明を解りやすく説明する為に、発電プラントの排熱を利用して媒
体に水を使い管で冷却する場合について説明する。
発電プラントの排熱で蒸気発生器を加熱して高温高圧の水蒸気を発生
させ、タービンを高速回転して発電機で発電する。
タービンから排出された高温の水蒸気を復水器の冷却パイプで冷却し
て液化すると同時に冷やして温水にする、その温水を管を使って海水
で冷やしながら下降させて、底部の冷却器に通して深海の低温海水で
冷却して冷水にする。その冷水を断熱材で被覆した管で上昇させて復
水器の中の冷却パイプに入れる。冷却パイプに入った冷水は、タービン
から排出された高温の水蒸気を液化すると同時に冷やした際に、大量
の熱を吸収して高温になり、ポンプで蒸気発生器に送られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の温度差発電装置は、水を蒸気発生器で高温高圧の水蒸気
にしてタービンを高速回転して発電して、排出された高温の水蒸気を復
水器の冷却パイプで液化すると同時に冷やして温水にする。
その冷却パイプには、前もって高温の水蒸気を冷却して液化すると同
時に冷やして温水にした物を管で深海まで下降させて、冷却器で冷却
して冷水になったのを断熱材で被覆された管の中を上昇させて冷却パ
イプに入れて使用する。
その為、タービンから排出される高温の水蒸気の液化と冷却に深海の
海水の汲み上げを一切必要としない。高温の水蒸気の液化と冷却に使
用した冷却パイプの中の冷水は、その際大量の熱を吸収して高温にな
ってからポンプで蒸気発生器に送られるので、蒸気発生器の中で高温
高圧の水蒸気になり易いし、この装置全体をポンプ一つで稼動できる
ので無駄なエネルギーを必要とせずエネルギー効率が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
復水器で高温の水蒸気を液化すると同時に冷却して温水にして、その
温水を深海の冷却器で冷却して冷水にして、その冷水を復水器の冷却
パイプに通して、タービンからの高温の水蒸気を液化すると同時に冷却
する。その冷却時に大量の熱を吸収して冷水から高温になった物を、ポ
ンプで蒸気発生器に送り込む。
更に、温水を効率よく冷却するのに筒状体を使用すると、二次的な効
果として栄養豊富な深海の海水が海面近くで放出されるので、プランク
トンの大量発生が期待出来るので、魚類等の種類や数量の増加が期
待出来る。
【実施例１】
【００１０】
この実施例１は、発電プラントの排熱を利用して媒体に水を使用して
発電する場合について説明する。
図１は、本発明の実施例１の作動原理を示す図面である。
発電プラントの排熱で、１の蒸気発生器を加熱して高温高圧の水蒸気
を発生させ、２のタービンと３の発電機を高速回転させて発電する。
その時タービンから排出される高温の水蒸気は、４の復水器に通され
て、その中の５の冷却パイプで冷却されて液化すると同時に冷やされ
て、６の温水になり、復水器の下部に溜まる。
【００１１】
その温水は復水器の下端に取付けられた、７の管の中を下降しなが
ら海水で冷やされる。７の管の周りには、１１の筒状体が取り付けてあ
るので、その煙突効果で低温の海水が７の管の中の水の熱を奪いなが
ら暖められて自然に上昇する。その時に７の管の中の水は、１１の筒
状体と７の管の間を上昇して来る低温の海水に冷やされるので、温度が
下がり、自然に下降する。下降した水はやがて、８の冷却器に到達して
深海の低温の海水で冷却されて冷水になる。
【００１２】
この冷水は、１０の断熱材で被覆された９の管の中を上昇して、１０の
断熱材の断熱効果で冷たいまま、５の冷却パイプの中に入る。
に冷却パイプの中では、タービンからの高温の水蒸気を液化すると同時
冷却する際に、冷水が大量の熱を吸収して高温になり、１２のポンプで
蒸気発生器に送り込まれる。
【００１３】
この様に構成したので、本発明の温度差発電装置は、高温高圧の水
蒸気が効率良く発生でき、タービンから排出される高温の水蒸気の液
化と同時に冷却して出来る温水も、海水で冷やしながら管の中を下降し
て、冷却器で冷却して冷水に出来る。
この際に、管の中に入った温水が下降しながら冷やされる段階で、その
周りに取付けられた筒状体の煙突効果で、温水の冷却と下降が効率良
く行われる。その時、深海の栄養豊富な海水が筒状体の中を上昇して
海面近くで放出されるので、プランクトンの大量発生が期待できる。
冷却器で出来た冷水は、断熱された管の中を上昇して冷却パイプの
中に入る。冷却パイプの中に入った冷水は、タービンから排出される高
温の水蒸気を液化すると同時に冷却する時に大量の熱を吸収して、高
温のままポンプで蒸気発生器に送り込まれる。これは高温高圧の水蒸
気を発生させるのに好都合である。
【００１４】
効率の良い高温高圧の水蒸気の発生、高温の水蒸気の液化と同時
に冷却で出来た温水の深海での冷却、冷却で出来た冷水での高温の
水蒸気の液化と冷却、高温の水蒸気の液化と冷却で吸収した大量の
熱で高温になった湯の、蒸気発生器への供給というサイクルを一つの
ポンプで行うので、エネルギー効率が非常に良い。
【実施例２】
【００１５】
この実施例２は、発電プラントの廃熱を利用し、媒体に水を使用して
発電する場合について説明する。
図２は、本発明の実施例２の作動原理を示す図面である。
実施例１で示した、６の温水を、１３の太い管に通して深海まで運んで、
８の冷却器で冷却する。また、１３の太い管の中には、１４の海洋深層
水汲み上げ管が通っており、その管の上端は地上から下端は海洋深
層水の層まで延びている。
１３の太い管の周りには１５の太い筒状体が取り付けてある。後は実施
例１と同じである。
【００１６】
この様に構成したので、６の温水は１３の太い管の中を海水で冷やさ
れながら下降して、８の冷却器で冷却されるのだが、その途中で１４の
海洋深層水汲み上げ管の中を通る低温の海洋深層水にも冷やされる
ので冷却の効率が良い。それと同時に、海洋深層水も、６の温水が冷
やされる際に多くの熱を吸収して軽くなるので、上昇し易くなり、汲み上
げの効率も上がる。後は実施例１と同じである。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
この発明の温度差発電装置は、高温高圧の水蒸気の発生が効率良
く行われ、タービンから排出される高温の水蒸気が液化し冷却されて
出来る温水の冷却に海水と深海の低温の海水を利用する。
この際、温水を冷却するのに管を使うので余分なエネルギーを必要とし
ない。また管に筒状体を取付けて、その煙突効果で冷却効率の上昇を
図っている。この際副産物として深海の栄養豊富な海水が表面近くで
放出されるので、プランクトンの大量発生が期待でき、魚類などの種類
や数量の増加に寄与出来る。
管の底の深海の冷却器で出来た冷水は、断熱材で被覆された管の
中を上昇して復水器の冷却パイプに通され、そこでタービンからの高温
の水蒸気の液化と冷却に利用される。その為、タービンから排出される
高温の水蒸気の冷却に深海の海水の汲み上げが必要無い。
そこで使われた冷水は、高温の水蒸気の液化と冷却の際に大量の熱
を吸収して高温になり、ポンプでそのまま蒸気発生器に送り込まれる。
これは、蒸気発生器で高温高圧の水蒸気を発生させる効率が上昇して
来る事になり、装置全体としてのエネルギー効率も上昇する。
また、媒体に水を使用してあるので、媒体の費用も安価であり、その
補充も簡単である。万一、大地震等でＵ字管その他の管が破損したり
しても海洋汚染は起こらない。タービンやポンプが故障したという事態
が起こっても、付近の住民に何ら被害を及ぼす事は無いし、自然破壊
の心配も無く修理も簡単に行える。
【００１８】
この発明の温度差発電装置は、設備投資に余り多大な金額を必要と
しないし、発電プラントから排出される排熱をそのまま大気に放出する
場合よりも、発電したエネルギー分だけ少なく深海に放出するだけなの
で地球環境に優しいと言える。
構造が簡単で装置全体の稼動が一つのポンプで行われるので、これ
はエネルギー効率が非常に高く故障も少ない事を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】発電プラントの熱を利用して、媒体に水を使用して、温水の冷      却に管とその周りに筒状体を取付けた場合の説明図である。      (実施例１)
【図２】発電プラントの熱を利用して、媒体に水を使用して、温水の冷      却に太い管とその周りに太い筒状体を取り付け、太い管の中に海            洋深層水汲み上げ管を通した場合の説明図である。(実施例２)
【符号の説明】
【００２０】
１  蒸気発生器
２  タービン
３  発電機
４  復水器
５  冷却パイプ
６  温水
７  温水が下降する側の管
８  冷却器
９  冷水が上昇する側の管
１０  断熱材
１１  筒状体
１２  ポンプ
１３  温水が下降する側の太い管
１４  海洋深層水汲み上げ管
１５  太い筒状体
【図１】
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【図２】
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