(57)【要約】【課題】太陽熱集熱器および燃料ボイラを熱源として安定した発電量を確保でき、多量の補給水を必要としない発電給熱装置を提供する。【解決手段】発電給熱装置は、ランキンサイクル熱機関により発電するとともに熱負荷流体に熱を供給する発電部２と、太陽光により循環水を蒸発させて水蒸気を生成する太陽熱ボイラ４、および、燃料を燃焼して循環水を蒸発させて水蒸気を生成する燃料ボイラ５を備え、太陽熱ボイラ４が生成した水蒸気および燃料ボイラ５が生成した水蒸気を蒸発器１８，１９に導入し、蒸発器１８，１９から流出する水蒸気が凝縮した循環水を太陽熱ボイラ４および燃料ボイラ５に環流させる閉じた流路構成からなる熱源部１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉じた熱媒体循環流路に低沸点熱媒体を封入してなり、前記低沸点媒体と水蒸気との間で熱交換して前記低沸点熱媒体を蒸発させる蒸発器、前記蒸発器で蒸発した前記低沸点熱媒体の膨張力を回転力に変換して発電機を駆動する膨張機、前記膨張機から排出された前記低沸点熱媒体と熱負荷流体との間で熱交換して前記低沸点媒体を凝縮させるとともに前記熱負荷流体に熱を供給する凝縮器、および、前記凝縮器で凝縮した前記低沸点熱媒体を加圧して前記蒸発器に再供給する循環ポンプが介設されて、ランキンサイクル熱機関を構成する発電部と、
太陽光により循環水を蒸発させて水蒸気を生成する太陽熱ボイラ、および、燃料を燃焼して前記循環水を蒸発させて水蒸気を生成する燃料ボイラを備え、前記太陽熱ボイラが生成した水蒸気および前記燃料ボイラが生成した水蒸気を前記蒸発器に導入し、前記蒸発器から流出する前記水蒸気が凝縮した前記循環水を前記太陽熱ボイラおよび燃料ボイラに環流させる閉じた流路構成からなる熱源部とを有することを特徴とする発電給熱装置。
【請求項２】
前記太陽熱ボイラおよび前記燃料ボイラが生成した水蒸気は、それぞれ、汽水分離器を介して前記蒸発器に供給されることを特徴とする請求項１に記載の発電給熱装置。
【請求項３】
前記熱源部は、前記蒸発器から流出した前記循環水を回収する復水タンクを備え、
前記汽水分離器で分離された前記循環水は、前記復水タンクに環流され、
前記復水タンクに回収された前記循環水が、ポンプによって前記太陽熱ボイラおよび前記燃料ボイラに供給されることを特徴とする請求項２に記載の発電給熱システム。
【請求項４】
前記太陽熱ボイラに、所定の設定流量の前記循環水を供給することを特徴とする請求項２または３に記載の発電給熱システム。
【請求項５】
前記燃料ボイラに、前記設定流量から、前記太陽熱ボイラから供給される水蒸気の流量を減じた流量の前記循環水を供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発電給熱システム。
【請求項６】
前記蒸発器から流出した前記循環水と前記熱負荷流体との間で熱交換するバイパス熱交換器を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の発電給熱システム。
【請求項７】
前記太陽熱ボイラは、高沸点熱媒体が循環する太陽熱集熱器と、前記高沸点熱媒体と前記循環水との間で熱交換して、前記循環水を蒸発させる気化器とを有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発電給熱システム。
【請求項８】
前記燃料ボイラは、バイオマス燃料ボイラであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の発電給熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱集熱器および燃料ボイラにより発生した蒸気を使用し、発電および給熱が可能な発電給熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、太陽熱集熱器で集めた熱とバイオマス燃料炉で発生させた熱とを用いて高温の蒸気を生成し、この高温蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電した後、蒸気の排熱により海水を淡水化する発明が記載されている。この発明では、中東や北アフリカなどの低緯度の乾燥地帯において、太陽熱を用いて海水を淡水化し、この淡水によりナツメヤシなどの植物を栽培するとともに、ナツメヤシ等から生じた植物性廃棄物をバイオマス燃焼炉の燃料とするとされている。
【０００３】
なお、特許文献１には、太陽熱集熱器から供給される高温の鉱物油や溶融塩を熱源とする蒸気発生器を使用して蒸気を生成し、この蒸気発生器にバイオマス燃焼炉が接続され、蒸気発生器において発生した蒸気にバイオマス燃焼炉から供給される熱を伝達することが記載されている。特許文献１には、蒸気発生器の具体的な構成は記載されていないが、前記の機能に鑑みて、蒸気の流路とバイオマス燃焼炉の燃焼ガスの流路とが隣接しており、蒸気と燃焼ガスとの間で熱交換して蒸気をさらに加熱するものと考えられる。つまり、特許文献１のバイオマス燃焼炉は、飽和蒸気を過熱蒸気にするスーパーヒータであって、発生する蒸気量を増加させるものではないと考えられる。
【０００４】
このため、特許文献１のシステムにおける発電量は、太陽熱集熱器で集められる熱量に依存し、夜間や曇天時には、発電量が落ち込むという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１の発明では、太陽熱集熱器やバイオマス燃料ボイラから蒸気を発生させるために大量の水が必要であり、乾燥地帯に設置する場合、河口部などの極めて限られた地域にしか設置することができない。この水を海水とすることも考えられるが、海水を蒸気タービンに導入すると腐食などの問題が生じる。また、基本的に海水淡水化装置であって、沿岸部にしか設置することができない。
【０００６】
また、特許文献２には、ランキンサイクルにより膨張機を駆動して発電を行うバイナリー発電装置が開示されており、その熱源として、太陽熱集熱器、バイオマスボイラ、化石燃料ボイラ等が利用できることが記載されている。しかしながら、特許文献２には、熱源側の具体的な機器構成に関する開示はない。特許文献２においても、やはり、太陽熱集熱器を使用する場合には昼夜や晴天時と曇天時とで発電量の差が大きいという問題がある。また、特許文献２は、熱源側の熱媒体である水の供給や排水の処理については、何ら教示していない。
【０００７】
特許文献３には、ランキンサイクル発電システムにおいて、熱媒体を蒸発器と過熱器との２段階で加熱する構成とし、蒸発器および過熱器のいずれか一方の熱源として、ボイラで生成した水蒸気によって蒸気タービンを駆動して発電する発電システムの排熱を利用し、蒸発器および過熱器の他方の熱源として、太陽熱集熱器で集めた熱を利用する発電システムが記載されている。しかしながら、引用文献３のランキンサイクル発電システムにおいても、太陽熱集熱器の熱とボイラの熱との寄与割合を大きく変更することはできず、時間や天候による発電量の変動が大きいという問題がある。また、引用文献３のシステムでも、ボイラに大量の補給水が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４３７０２８４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１４４３０号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１４４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記問題点に鑑みて、本発明の課題は、太陽熱集熱器および燃料ボイラを熱源として安定した発電量を確保でき、多量の補給水を必要としない発電給熱装置を提供することとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明による発電給熱装置は、閉じた熱媒体循環流路に低沸点熱媒体を封入してなり、前記低沸点媒体と水蒸気との間で熱交換して前記低沸点熱媒体を蒸発させる蒸発器、前記蒸発器で蒸発した前記低沸点熱媒体の膨張力を回転力に変換して発電機を駆動する膨張機、前記膨張機から排出された前記低沸点熱媒体と熱負荷流体との間で熱交換して前記低沸点媒体を凝縮させるとともに前記熱負荷流体に熱を供給する凝縮器、および、前記凝縮器で凝縮した前記低沸点熱媒体を加圧して前記蒸発器に再供給する循環ポンプが介設されて、ランキンサイクル熱機関を構成する発電部と、太陽光により循環水を蒸発させて水蒸気を生成する太陽熱ボイラ、および、燃料を燃焼して前記循環水を蒸発させて水蒸気を生成する燃料ボイラを備え、前記太陽熱ボイラが生成した水蒸気および前記燃料ボイラが生成した水蒸気を前記蒸発器に導入し、前記蒸発器から流出する前記水蒸気が凝縮した前記循環水を前記太陽熱ボイラおよび燃料ボイラに環流させる閉じた流路構成からなる熱源部とを有するものとする。
【００１１】
この構成によれば、熱源部が閉じた流路構成からなるので、蒸気の漏れ等を補う補給分を除けば、熱源部に水を補給する必要がない。また、閉じた流路の中で蒸発・凝縮を繰り返すので、防腐処理などの水処理も不要である。なお、「閉じた流路構成」とは、実質的に閉じたものであればよく、完全に閉じて一切の水補給をする必要がないものを意味するものではない。
【００１２】
また、本発明の発電給熱装置において、前記太陽熱ボイラおよび前記燃料ボイラが生成した水蒸気は、それぞれ、汽水分離器を介して前記蒸発器に導入されてもよい。
【００１３】
この構成によれば、太陽熱ボイラや燃料ボイラを液相の水が通過するようにできるので、ボイラにおける熱交換の効率を高くできる。また、ボイラの給水量をボイラの出力に関係なく定めることができ、特に、太陽熱ボイラへの給水量を時間や天候による日照条件の変化に拘わらず一定にすることができるので、太陽熱ボイラの構成を簡素化できる。
【００１４】
また、本発明の発電給熱装置において、前記熱源部は、前記蒸発器から流出した前記循環水を回収する復水タンクを備え、前記汽水分離器で分離された前記循環水は、前記復水タンクに環流され、前記復水タンクに回収された前記循環水が、ポンプによって前記太陽熱ボイラおよび前記燃料ボイラに供給されてもよい。
【００１５】
この構成によれば、復水タンクを設けたので、循環水の太陽熱ボイラおよび燃料ボイラへの給水の振り分けが容易になる。
【００１６】
また、本発明の発電給熱装置において、前記太陽熱ボイラに、所定の設定流量の前記循環水を供給してもよい。
【００１７】
この構成によれば、太陽熱ボイラに供給する循環水の流量を制御する必要がないので、構成が簡単である。
【００１８】
また、本発明の発電給熱装置において、前記燃料ボイラに、前記設定流量から、前記太陽熱ボイラから供給される水蒸気の流量を減じた流量の前記循環水を供給してもよい。
【００１９】
この構成によれば、蒸発器に供給する水蒸気の総量を略一定に保つ場合に、燃料ボイラへの給水量を、太陽熱ボイラの出力に合わせて変動させるので、燃料ボイラから過剰な熱水が流出しない。
【００２０】
また、本発明の発電給熱装置において、前記蒸発器から流出した前記循環水と前記熱負荷流体との間で熱交換するバイパス熱交換器を有してもよい。
【００２１】
この構成によれば、蒸発器から流出した蒸気または復水が保有する熱を、熱負荷流体に受け渡すことにより、熱負荷流体への給熱量を増大させられ、熱効率を高めることもできる。また、凝縮器における熱交換温度よりもバイパス熱交換器における熱交換温度を高く設定できるので、熱負荷流体の温度を調節できる。
【００２２】
また、本発明の発電給熱装置において、前記太陽熱ボイラは、高沸点熱媒体が循環する太陽熱集熱器と、前記高沸点熱媒体と前記循環水との間で熱交換して、前記循環水を蒸発させる気化器とを有してもよい。
【００２３】
この構成によれば、一般的な太陽光集光器を使用して水蒸気を製造できるので、安価に太陽熱ボイラを構成できる。
【００２４】
また、本発明の発電給熱装置において、前記燃料ボイラは、バイオマス燃料ボイラであってもよい。
【００２５】
この構成によれば、太陽熱ボイラとともにバイオマス燃料ボイラを利用することで、全体を再生可能エネルギー利用のシステムとすることができる。これにより、自然環境にやさしいシステムとして構成することができるだけでなく、再生エネルギー買取制度の対象とすることができる。また、バイオマス燃料ボイラとして、木質バイオマスを用いることで、ナツメヤシやサトウキビなどの農業廃棄物を利用することができ、低緯度地域に対する適性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態の発電給熱装置の構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態の発電給熱装置の構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態の発電給熱装置の構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態の発電給熱装置の構成図である。
【図５】本発明の第５実施形態の発電給熱装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
これより、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態である発電給熱装置の構成を示す。本実施形態の発電給熱装置は、発電を行うと同時に、温水プールや入浴施設等の温浴施設の温水（熱負荷流体）を加熱、つまり、温水に熱を供給するものである。
【００２８】
この発電給熱装置は、循環水を封入した閉じた流路構成を有し、内部で循環水を蒸発および凝縮させる熱源部１と、代替フロンＨＦＣ−２４５ｆａ、アンモニア、ペンタン、エタン、ジメチルエーテルのようは低沸点熱媒体を封入してなり、熱源部１から熱を受け取ってランキンサイクル熱機関によって発電する発電部２と、温浴施設の温水を循環し、熱源部１および発電部２から熱を受け取って温水を加熱する給熱部３とを有する。
【００２９】
熱源部１は、循環水を蒸発させて水蒸気とするための太陽熱ボイラ４と、燃料ボイラの一種であるバイオマスボイラ５とを備える。太陽熱ボイラ４は、例えば、タワー式、トラフ式、フネレル式等の太陽熱集熱器６と、太陽熱集熱器６に固体金属酸化物、熱媒油類、溶融塩類、金属水酸化物等からなる高沸点熱媒体を一定の流量で循環させるポンプ７と、高沸点熱媒体と循環水との間で熱交換して循環水を蒸発させる気化器８，９とを有する。
【００３０】
また、熱源部１は、循環水を貯留する第１復水タンク１０と、第１復水タンク１０から気化器８，９に循環水を供給する給水ポンプ１１と、気化器８，９から流出した循環水の気体成分（水蒸気）と液体成分（熱水）とを分離する第１汽水分離器１２とを有する。
【００３１】
第１汽水分離器１２で分離された液体の循環水は、第１復水タンク１０に戻されるようになっている。一方、第１汽水分離器１２で分離された水蒸気は、流量計１３を通してスチームヘッダ１４に供給されるようになっている。
【００３２】
また、バイオマスボイラ５には、給水ポンプ１５によって、第１復水タンク１０から循環水が供給される。バイオマスボイラ５は、バイオマス燃料を燃焼させて、燃焼熱によって循環水を蒸発させるものである。バイオマス燃料としては、木質チップや木質ペレットの他に、竹チップや竹ペレット、ナツメヤシやサトウキビの農業廃棄物、小麦や稲の籾殻や藁等が例示される。勿論、バイオマス燃料だけでなく、化石燃料を併用できるボイラや、化石燃料だけを燃焼させるボイラを使用してもよい。
【００３３】
バイオマスボイラ５から流出した循環水は、第２汽水分離器１６によって水蒸気と熱水とに分離され、水蒸気のみがスチームヘッダ１４に供給されるようになっている。また、第２汽水分離器１６によって分離された熱水は、第２復水タンク１７に回収されるようになっている。
【００３４】
また、本実施形態の発電給熱装置は、熱源部１と発電部２との間で熱交換する第１蒸発器１８および第２蒸発器１９、並びに、熱源部１と給熱部３との間で熱交換するバイパス熱交換器２０を有する。
【００３５】
熱源部１の流路構成においては、スチームヘッダ１４から第１蒸発器１８および第２蒸発器１９に水蒸気が供給され、第１蒸発器１８および第２蒸発器１９から流出した循環水（水蒸気および/または水蒸気が凝縮した復水）が第２復水タンク１７に導入される。また、第２復水タンク１７に貯留された循環水は、ポンプ２１によって、バイパス熱交換器２０を通して第１復水タンク１０に環流される。
【００３６】
また、熱源部１は、スチームヘッダ１４において水蒸気の圧力を検出する圧力計２２と、バイオマスボイラ５に給水する給水ポンプ１５の吐出量（回転数）を制御する流量制御装置２３と、バイオマスボイラ５の燃焼量を制御する燃焼量制御装置２４とを有する。この実施形態においては、流量制御装置２３と燃焼量制御装置２４を別体のものとして図示しているが、これらを一体のものとしてもよい。また、特別の制御装置を設けることなく、圧力計や流量計を基に手動で操作してもよい。
【００３７】
発電部２は、第１蒸発器１８および第２蒸発器１９と、膨張機２５と、凝縮器２６と、循環ポンプ２７とを介設してなる閉じた熱媒体循環流路２８からなる。熱媒体循環流路２８に封入された低沸点熱媒体は、第１蒸発器１８および第２蒸発器１９において、熱源部１の水蒸気と熱交換して蒸発し、その膨張力によって膨張機２５を駆動する。膨張機２５には発電機２９が接続されており、膨張機２５が回転力に変換した低沸点熱媒体の熱エネルギーを発電機２９によって電力に変換する。発電機２９が発電した電力は、系統連係保護継電器３０を介して、電源系統３１に供給される。
【００３８】
第１蒸発器１８および第２蒸発器１９は、液体の低沸点熱媒体を蒸発させるものであるが、ランキンサイクルの設計条件に応じて、予熱器と蒸発器との組み合わせでも、蒸発器と過熱器との組み合わせでもよい。膨張機２５から排出された低沸点熱媒体は、凝縮器２６において、給熱部３を循環する温水によって冷却され、凝縮して液体になる。凝縮器２６で液化された低沸点熱媒体は、循環ポンプ２７で加圧されて、第１蒸発器１８へ再供給される。
【００３９】
給熱部３は、温水を貯留した温浴施設３２と、温浴施設３２の温水をバイパス熱交換器２０および凝縮器２６に供給するポンプ３３とを有する。また、給熱部３は、冷却塔３４を有し、凝縮器２６の上流側において温浴施設３２から供給される温水に冷却塔３４から供給される冷却水を加え、凝縮器２６の下流側において同量の温水を冷却塔３４に導入するようになっている。冷却塔３４は、温浴施設３２の水質を悪化させないように、密閉式の水冷または空冷の冷却塔が使用されることが好ましい
【００４０】
また、バイパス熱交換器２０に送られた温水は、循環水の復水と熱交換して加熱され、温浴施設３２に循環される。
【００４１】
本実施形態の発電給熱装置は、発電量を一定に維持するように運転されることを企図する。このため、発電部２は、膨張機２５の出力が一定となるように制御される。例えば、循環ポンプ２７の流量を一定とし、膨張機２５の給気圧力および排気圧力を一定に保てば、膨張機２５のトルクが一定になり、発電機２９における発電量が一定となる。このため、熱源部１における第１蒸発器１８および第２蒸発器１９の水蒸気または復水の流量は、発電部２の制御装置（不図示）によって調節され得る。ランキンサイクル熱機関による発電は公知であるため、発電部２の詳細な制御の説明は省略する。
【００４２】
熱源部１の太陽熱ボイラ４に給水する給水ポンプ１１の吐出量（回転数）は、太陽熱ボイラ４の最大能力に相当する予め設定された設定流量Ｄ（例えば１ｔ／ｈ）で固定されている。このため、太陽熱ボイラ４から流出する循環水は、通常、水蒸気と熱水との混合物となる。第１汽水分離器１２は、太陽熱ボイラ４から流出した循環水を、水蒸気と熱水とに分離し、水蒸気のみをスチームヘッダ１４に供給する。
【００４３】
流量制御装置２３は、バイオマスボイラ５に給水する給水ポンプ１５の吐出量を、設定流量Ｄから流量計１３が検出した蒸気の流量Ａを減じた値（Ｄ−Ａ）になるように調節する。これにより、太陽熱ボイラ４およびバイオマスボイラ５からチームヘッダ１４に供給される水蒸気の合計流量が、略設定流量Ｄとなるようにする。
【００４４】
また、燃焼量制御装置２４は、圧力計２２の検出値が一定（例えば０．２６ＭＰａＧ：１４０℃の飽和蒸気圧）になるように、バイオマスボイラ５の燃焼量を制御する。これにより、スチームヘッダ１４から第１蒸発器１８および第２蒸発器１９に供給される水蒸気の圧力変動を抑えることができる。
【００４５】
なお、燃焼量の制御は、バイオマス燃料や燃焼空気の供給量を連続的に変化させるものに限らず、段階的に燃焼量を変化させる制御や、複数台のボイラの台数制御により、圧力計２２の検出値を、一定の圧力範囲（例えば０．１７〜０．２６ＭＰａＧ：１３０〜１４０℃の飽和蒸気圧）の間に保持するものであってもよい。当然のことながら、蒸気温度は、スチームヘッダ１４から第１蒸発器１８の間で若干は低下する。
【００４６】
このようにして、本実施形態の発電給熱装置は、太陽熱ボイラ４の出力が変化しても、つまり、天候や昼夜を問わず、熱源部１が発電部２に略一定の熱を供給できる。
【００４７】
また、熱源部１は、閉じた流路内で循環水を、気相と液相との間で変化させながら循環させるものである。したがって、外部との循環水の入れ換えがなく、循環水に溶融している物質の濃縮がないので、恒常的な補給水の給水や、定期的なブローの必要がない。勿論、圧力が過大になった場合のためのベント弁や、ベントやその他の漏れによる水量不足を補うために、第１復水タンク１０や第２復水タンク１７に補給水を供給する注入口を設けてもよい。
【００４８】
また、本実施形態は、熱源部１の第１蒸発器１８および第２蒸発器１９から流出する復水と給熱部３の温水との間で熱交換するバイパス熱交換器２０を備える。このため、最終的に熱源部１から給熱部３に供給する熱量を、凝縮器２６が供給可能な熱量よりも大きくすることができる。なお、発電量に比して給熱部３に供給する熱量を小さくする場合は、冷却塔３４によって熱を消費させる。
【００４９】
さらに、バイパス熱交換器２０では、凝縮器２６よりも給熱部３の温水の温度を高くすることも可能である。
【００５０】
このように、本実施形態の発電給熱装置では、バイパス熱交換器２０を備えることにより、効率よく熱エネルギーを利用することができるので、発電給熱装置全体の熱効率をより高めることができる。
【００５１】
なお、発電部２で発電した電力は、系統連系して電力会社等に売電してもよく、自家消費してもよい。また、小規模村落に供給してもよい。
【００５２】
図２に、本発明の第２実施形態である発電給熱装置の構成を示す。なお、以降の説明において、先に説明した実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００５３】
本実施形態において、燃焼量制御装置２４は、流量計１３が検出した太陽熱ボイラ４から供給される水蒸気の流量Ａに応じて、バイオマスボイラ５の燃焼量を設定流量Ｄから流量Ａを減じた量（Ｄ−Ａ）の循環水を蒸発させるために必要な熱量に設定する。この場合、蒸発器１８，１９に供給される水蒸気の圧力を一定に維持しようとすれば、蒸発器１８，１９の復水流量を調節する必要があり、発電部２の運転を熱源部１の状態に応じて調節する必要がある。但し、熱源部１から供給される熱量が略一定であるので、発電部２の発電量も略一定と見なせる。
【００５４】
また、本実施形態のスチームヘッダ１４は、気水分離機能を有する。バイオマスボイラ５は、給水量と燃焼量とが制御されているので、バイオマスボイラ５から供給される水蒸気に含まれる熱水はさほど多くない。したがって、バイオマスボイラ５から水蒸気が供給されるラインに汽水分離器を設けなくても、スチームヘッダ１４によって十分な気水分離が可能である。また、本実施形態では、スチームヘッダ１４で分離された熱水は、第２復水タンク１７に環流させられるようになっている。
【００５５】
第１復水タンク１０をスチームヘッダ１４の圧力と同じ圧力（例えば０．２６ＭＰａ）にすることで、第１汽水分離器１２およびスチームヘッダ１４において分離された熱水の温度（例えば１４０℃）を保持し、熱を廃棄することなく太陽熱ボイラ４およびバイオマスボイラ５に給水することができる。
【００５６】
図３に、本発明の第３実施形態である発電給熱装置の構成を示す。本実施形態では、スチームヘッダ１４およびバイパス熱交換器２０が省略されている。また、給熱部３は、ビニールハウス３５の温水を循環させるものとなっている。そして、バイオマスボイラ５に給水するポンプ１５の流量は、設定流量Ｄに固定されており、バイオマスボイラ５の燃焼量は、オペレータがマニュアルで設定するようになっている。
【００５７】
また、本実施形態の発電部２の発電機２９が発電した電力は、蓄電池３６に供給されるようになっており、電力会社の送電網から独立している。つまり、本実施形態は、発展途上国などの電力系統が弱い地域や、離島や僻地に設置することが企図されるものである。蓄電池３６は、ＮａＳ電池やリチウム電池等、任意の構成のものが利用できる。この蓄電池３６から、発電給熱装置自身の制御に必要な電力を供給することで、電力会社から電力供給を受けることなく、単独で発電および給電を行うことができる。また、発電給熱装置は、予備のエンジン発電機を備えてもよい。
【００５８】
本実施形態の発電給熱装置において、熱源部１が第１蒸発器１８および第２蒸発器１９に供給する水蒸気の流量は、日照条件やオペレータの設定に応じて変動する。このため、発電部２の発電機２９の発電量は成り行きとなる。しかしながら、バイオマスボイラ５の燃焼量を一定以上とすることで、発電量の極端な落ち込みを回避することができ、また、オペレータが天候や昼夜の別に合わせてバイオマスボイラ５の燃焼量を大まかに設定すれば、比較的安定した発電量を確保することもできる。
【００５９】
なお、本実施形態においても、第１実施形態や第２実施形態のように流量計１３および圧力計２２を設け、オペレータがそれらの検出値に基づいてバイオマスボイラ５の燃焼量をマニュアル調整してもよい。また、流量は、圧力や温度等の他の検出値から演算によって算出してもよい。また、汽水分離器１２で分離した熱水の流量を検出することにより、水蒸気の流量を算出することもできる。
【００６０】
図４に、本発明の第４実施形態である発電給熱装置の構成を示す。本実施形態において、太陽熱ボイラ４は、単一の気化器８を有し、熱源部１と発電部２との間の熱交換器も、蒸発器１８だけである。
【００６１】
本実施形態では、太陽熱ボイラ４の気化器８に給水する給水ポンプ１１の吐出量は、気化器８内の蒸発面（液面）を一定に保つように調節され、バイオマスボイラ５に給水する給水ポンプ１５の吐出量は、バイオマスボイラ５内の蒸発面を一定に保つように調節される。また、本実施形態の燃焼量制御装置２４は、蒸発器１８に水蒸気を供給する配管の圧力を所定の設定圧力に維持するように、バイオマスボイラ５の燃焼量を制御する。
【００６２】
また、図示した本実施形態の発電給熱装置では、給熱部３の凝縮器２６で受け取った熱の給熱先を明示していないが、第１、第２実施形態の温浴施設や、第３実施形態のビニールハウス等の農業施設の他、一般家庭や工業施設への給湯、融雪等のために給熱を行うことができる。
【００６３】
図５に、本発明の第５実施形態である発電給熱装置の構成を示す。本実施形態では、太陽熱ボイラ４は、高沸点熱媒体を使用せず、太陽熱によって循環水を直接加熱して水蒸気を発生させるよう構成されている。
【００６４】
また、本実施形態では、流量計１３は、太陽熱ボイラ４からの水蒸気とバイオマスボイラ５からの水蒸気とが合流した後の凝縮器１８に水蒸気を供給するための配管において水蒸気の流量を検出するようになっている。そして、燃焼量制御装置２４は、凝縮器１８に供給される水蒸気の流量を一定の値に保つように、バイオマスボイラ５の燃焼量を調節する。
【００６５】
これらの実施形態が示すように、本願発明における制御の細部は、当業者であれば適宜設計可能であり、上記の実施形態に示すものに限られない。また、各実施形態の細部は、当業者の技術常識に基づいて、相互に置換、組み合わせが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１…熱源部
２…発電部
３…給熱部
４…太陽熱ボイラ
５…バイオマスボイラ
６…太陽熱集熱器
７…ポンプ
８，９…気化器
１０…第１復水タンク
１１…給水ポンプ
１２…汽水分離器
１３…流量計
１４…スチームヘッダ
１５…給水ポンプ
１６…汽水分離器
１７…第２復水タンク
１８，１９…蒸発器
２０…バイパス熱交換器
２２…圧力計
２３…流量制御装置
２４…燃焼量制御装置
２５…膨張機
２６…凝縮器
２７…循環ポンプ
２８…熱媒体循環流路
２９…発電機
３２…温浴施設
３５…ビニールハウス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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