(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光集光器およびタービンが組み合わされた装置であって、前記装置は、太陽放射を受けるためのコレクタ（１）、タービンモータ（４）、および圧縮機（１６）を備え、
前記コレクタ（１）は導管を備えた円錐形の放射状のコレクタであって、前記導管の内部断面は円形または四角形で、前記導管は前記コレクタ（１）に沿った複数の渦巻きまたは旋回形状の経路を備え、前記導管は隣接する導管の渦巻きまたは旋回形状の経路との間に隙間が無いように配置され、前記導管の最も内側の渦巻きまたは旋回形状の経路は前記タービンモータ（４）につながるダクト（３）に接続され、前記コレクタ（１）は前記圧縮機（１６）からの圧縮空気入口（６）を備え、
前記コレクタ（１）は、前記コレクタ（１）自体、および前記圧縮機（１６）から前記コレクタ（１）に延びる圧縮空気導管（１８）を覆う断熱層（２３）を備えたカバーで保護されており、前記断熱層（２３）の内部には固体片、又は粉末状の蓄熱セラミック層（１３）があり、
前記コレクタ（１）はさらにガスを注入し燃焼させて前記圧縮機（１６）から送られる空気を加熱するためのノズル（３０）を備え、
前記タービンモータ（４）には前記コレクタ（１）の太陽放射または注入されたガスの燃焼によって加熱された空気が供給され、前記タービンモータ（４）は前記コレクタ（１）に接続されてはいるが前記コレクタ（１）とは分離されており、前記タービンモータ（４）は前記圧縮機（１６）および交流または直流の発電機（１０）に連結している軸（９）に接続されており、
前記装置は前記タービンモータ（４）を前記圧縮機（１６）から分離する熱交換器を備え、前記熱交換機は、それぞれ空気入口（２４）と空気出口（１７）を有する複数のチューブ（４０）で接続された２つの壁を有し、前記２つの壁の一方には穴（１９）が開いており、他方は穴のない壁（２０）であって、前記穴の無い壁（２０）は前記圧縮機（１６）からの圧縮空気を遮り、圧縮空気を前記チューブ（４０）の中を前記空気入口（２４）から前記空気出口（１７）へ、そして前記圧縮空気導管（１８）へと誘導し、したがって圧縮空気は前記タービンモータ（４）に触れることはなく、
前記装置は前記圧縮機（１６）を前記タービンモータ（４）から分離する中間ゾーンを備え、前記熱交換器の前記タービンモータ（４）側の、前記タービンモータ（４）の内径に相当する位置の壁に前記穴（１９）が配置されており、前記タービンモータ（４）を通った空気は前記穴（１９）を経由して装置の排気口（８）の方向に流れ、前記中間ゾーンは前記圧縮機（１６）の領域からは前記穴の無い壁（２０）によって遮断され、前記チューブ（４０）の中を前記空気入口（２４）から前記空気出口（１７）へ向かう加熱される空気からも遮断され、
前記圧縮機（１６）は圧縮された空気を前記空気入口（２４）から送り込む以外に、非圧縮の冷却用空気を前記圧縮機（１６）の中心部の一部にある冷却用フィン（２２）によって前記タービンモータ（４）に送り込み、
前記中間ゾーンには中央に通路があり、前記通路は前記軸（９）に沿って、冷却空気導管（３１）として形成されており、前記冷却空気導管（３１）は、前記圧縮機（１６）が前記冷却用フィン（２２）によって冷却用の外気を前記タービンモータ（４）のブレード、すなわち、空気を外部に送り出す前記タービンモータ（４）の中央部の冷却フィン（２１）に送る経路を除いて密閉されており、前記中央部の冷却フィン（２１）の部分で冷却用の外気は前記装置の排気口（８）に向かう空気と混合される、装置。
【請求項２】
太陽放射を受ける前記コレクタ（１）は、タワーに取り付けられた場合に、パラボラまたはヘリオスタットの太陽放射を受け、
前記タービンモータ（４）と前記コンプレッサ（１６）はターボチャージャであって、
前記タービンモータ（４）と前記発電機（１０）との間の前記軸（９）にはギアボックス（２６）が組み込まれている、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソーラタービン及びターボ圧縮機を備えた太陽光集光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本特許に関する前例としては、すでに広く知られる様々な技術を指摘することができる：ガスタービン、蒸気タービン、ヘリオスタット、そして集光器など太陽熱蒸気ボイラーなどターボ圧縮機のようなもので、それぞれ異なるプロジェクトに使われる。それぞれ受光差や受けた放射線の照射に使われるパラボラとして知られ、焦点は１つないし２つのものがある。上に記述された様々な前例技術の改良革新、そして部品集約化によって、もちろんそれはより良い物を手に入れ今までの技術と差別化するために必要であったが、本発明家の意見では最高の結果を得ることができたと考える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決すべき技術的問題は多々ある：まず、ガスタービンの特徴として、使用する燃料により環境を汚染してしまう可能性がある。それは非常な複雑さによる費用の高騰だけではなく、熱力学上の可能性から見れば、エネルギー効率の低さも含められる。また、上記の高温中における欠点のために、設置をする上で、この特許プロジェクトが試み、そして得ようとしていることは、モータータービンとその他のタービンに使われる部品への影響を減らすことである。
【０００４】
もう一つの解決すべき問題は、太陽光集光装置の部品である。このようなプロジェクトでは、獲得するエネルギーの良好な最終結果のためには、非常に重要で基本的なものであるが、太陽照射を最大限に利用する高い受光率の必要性と機械部品に生じる電流や流体の熱の処理がある。蒸気タービン、ターボ圧縮機、ガスタービンや他のタイプの部品は、太陽照射とのエネルギー交換に必要なものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ソーラタービン付き太陽光集光装置、またはターボ圧縮機付き太陽光集光装置は、太陽光により熱された空気流とヘリオスタトやパラボラにより得られた流体を利用するためであり、必要であれば、他の燃料を使ってタービン使って熱された空気流を送ることもできる。タービンは、革新的な集光装置から円錐形と漏斗の形をした導管で放射の形で流れを受け、必要なキロワットのパワーによって、受ける放射量は決まる。集光装置の放射が１５キロワット以下であれば、受光範囲と焦点におけるキロワット生産能力によって最適化したパラボラが望ましい。
【０００６】
必要なら、さらに広範囲長半径のパラボラでキロワット能力を上げることも可能である。それ以上の能力が必要な場合、最適なのは圧縮機から来て集光装置を通る空気流を加熱し、その後、決められた数のヘリオスタットごとのモータータービン、そこには集光装置やタービンやその他の装置がある、タワーで受けられるようにすることである。タービンは機械動作が改良され、現行のタービンより良くなった。このタービンは、化石燃料や水素、有機物起源（バイオマス成分）の燃料を使って、モータータービンに面する空気流出力は作動可能であるが、他の燃料を使うことは可能であるが、プロジェクトにおいて異なる燃料を使用する場合は、その使用は問題がないが、空気流を熱するには太陽光による方法のほうが最良である。タービンと集光装置のモデルは、この特許により３つの方法を提示する。
【０００７】
一つは、圧縮機は外付けの圧縮機であり、もう一つのモデルは、圧縮機はタービンの一部をなすもので、それは圧縮機付きのモータータービンからの流れのぶつかり合いである。各図の描写で詳細される機能は、他の方法とは集光装置に付けられるタービンはターボ圧縮機に置き換えられるということである。
【０００８】
最終的に装置全体はひとつ、またはもう一つの革新的集光装置からなっている。それは、導管は環状、あるいは四角形に置かれ、円錐形と漏斗で作られた放射状の形に配置されている。Ｂｒａｙｔｏｎの熱力学の考え方を守っているにも関わらずタービンは、構成部品の決まりを破っている。または、現在使われている様々な新しい再生機を含めて。タービンや集光装置は、それぞれ個別に他種集光装置とでもまた、当集光装置は他の熱力学的部品とも動作でき得ることを指摘する必要がある。そこでは、先に指摘したように、一緒に、または独立して、あるいは別個に、その使用方により組み合わせられる。
【０００９】
また、１５キロワットのパワーのためには、集光装置は新しいので、もちろん特許のタービンに変えることもできる。しかし、タービンが高価な場合は、安価で集光装置と同じ機能のターボ圧縮機で代用することもできる。もちろん製品の価格下げを目的に経済的に安いターボ圧縮機をタービンに代えて設置することができる。そして、新しいこととして、このタイプの設備を新しい太陽光集光装置と組み合わせることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る太陽光集光装置の説明図である。
【図２】本発明に係るターボ圧縮機付太陽光集光装置の説明図である。
【図３】本発明に係る太陽光集光装置の説明図である。
【図４】本発明に係る太陽光集光装置の説明図である。
【図５】熱交換器の説明図である。
【図６】集光器の装置全体の設置方法の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
描かれている諸図は、全て本特許を示す部品である。図２に描かれているターボ圧縮機を除き、図１で使用されているように部品は全て一体になっている。：  集光装置１，モータータービン４、熱交換器チューブ：吸気２４、排気１７、それらは高温ガス排出口８に位置する。
【００１２】
集光装置出力部からタービン３への長さはおおよそ導管直径の６倍であり、太陽光放射線から受ける温度が一番高い集光装置１２の最終部タービン、蓄熱セラミックカバー１３、モータータービン４とモータータービン４の冷却フィン２１、および圧縮機１６の冷却フィン２２から至る冷却空気から出て、内面に向う使用済みガス排気口１９を通り、圧縮機１６は空気を圧縮し、２４へと導く。
【００１３】
それは配管２４への空気吸気口で、排気部８への中途に熱気で温められ熱交換をする。圧縮機１６の圧縮空気は、吸気口２４から吸気し、外気から絶縁体２３により守られている導管１７から出る。それは管１８を通って集光装置１へつながっている。圧縮機１８で作られた圧縮空気は、導管４０（図５）で温められ、それは吸気口２４と排気口１７、そして順に隔壁２０の加熱で熱交換され、そして１８を通って集光装置１の吸気部６に到る。集光装置１は、パラボラやヘリオスタットで太陽光照射反射により熱され、それはジェネレーター網１０により主焦点９で結ばれ応用される。また、圧縮機１６とジェネレーター１０とともにモータータービン４にも結ばれる。圧縮空気と放射は導管１２の最終部に届く。そして、集光装置１の排気口３で圧をかけられ、圧縮機１６とジェネレーター１０を動かすモータータービン４と連動しながら出る。
【００１４】
集光装置１全ては、外部から内部へかけて絶縁体２３を持っており、その下部にはセラミック製の粉末状あるいは球状の蓄熱部１３がある。それは、吸気部６から集光装置１、そして出口３まで内部を満たしている流体の変動避ける目的を持っている。
【００１５】
図２は同様な循環網を持っているが、この場合はターボ圧縮機に補われたタービン４と圧縮機１６がある。圧縮機１６は２７から空気を取り入れ、それを圧縮し、１８を通って変換器２４へと導く。温められ、１８を通り集光装置１吸気口へと向かう。パラボラと集光装置１に向かういくつかのヘリオスタットで反射された太陽照射光は導管で加熱された後、タービン４に導かれ、そこを通り熱され３に届く。その後、８から出る。
【００１６】
絶縁体と増温器１３は、外気から隔離され、照射による熱の変動の可能性にかかわらず、増温させる。タービン４の動的エネルギーは焦点９を通し圧縮機１６と減速器２６に，それからジェネレーター１０に伝わる。
【００１７】
図３は、本特許におけるプロジェクトモデルであり、そこでは圧縮機は全体から離れている。ここにある集光装置１には外部圧縮機から来る圧縮空気が吸気口６を通る。その空気は熱交換器２を経て、集光器１の導管を通る。それは同様に他の図には円錐状の導管末端のある半径をとる。
【００１８】
集光器１の最終旋回部１２は、気流不整を抑えるフィンを持つ導管３に発射する。そして、高圧高温の気流をモータータービン４にあてる。噴出部８への途中のガスは、導管７を通る気流で得られた熱を送る熱交換器５を通る。得られた熱の喪失を避けるには集光器１の中を通るほうが良いと考えられる。そして、熱交換器２と集光器１の吸気部へと送る。モータータービン４は、焦点９を通して圧縮機１０に対し動的動力を産出する。そして、ギアを仲介して発動機１１につなげられる。
【００１９】
図４は、集光器１の放射線状の形を確認できる正面図であり、そして、最終導管と最も内部の１２もみられる。この視点からは見えないがモータータービン４も示されている。ここで集光器１の吸気口６へのラジエーター２と螺旋状圧縮機１４の図を確認できる。つまり、ガス排気口８、ガス排気中途の熱変換器５と集光器１の内外部の導管７である。
【００２０】
図５は、中央に導管類４０と面２４と１７を持つ熱交換器を表示している。両側の２４と２７，そこには視認できる２４が圧縮機に接する部分が詰まっている中心がある。また、外部には１７側に出る導管類４０に向かう穴がある。そして、圧縮空気は図１の集光器１の吸気口に向かう。導管１８へつながる。１８．  １７側では外部穴が視認でき、それは図１の圧縮機１６から集光装置１へ空気を送る導管の出口である。同時に穴１９が視認でき、モータータービン４から排気口８へ向かう途中のガスを通らせる。それら二つは導管４０を通す。図１で確認できる。
【００２１】
図６は、図１と０２のように特許の一部を占める集光器１の装置全体３６の設置方法の一例を示す。図６は、パラボラ中央に設置された前述の装置全体３６の後部を示す。太陽放射装置３８は、パラボラにより分散させられ、集光装置１が設置されているパラボラ中央に焦点を合わせている反射装置３７に集中する。また、集光装置補助装置全てやパラボラへの直接焦点のための付属部品を設置することも可能であろう。それ故、図６はパラボラで設置した場合の図である。
【００２２】
この二つのプロジェクト（パラボラかタワーの内部か外部の圧縮機）の場合における好ましい形態には二つある。まず、太陽光タワーの設置でヘリオスタットの照射が高い位置にきて、その放射を影が妨げないようにすること。また、パラボラ照射の焦点に集光装置に段差を少しつけることである。
【００２３】
まず初めの場合は、ジェネレーター、タービンそして集光装置などを支えるプラットフォームが、ある程度の高さになるような設置工事をする必要がある。集光装置はこの部門でも最薄のミリメートルの導管を使って行わなければならなく、四角か環状かで、高い熱伝導率と耐熱性があり、金属膨張率が低い合金である。全て流気体が循環しなければならない部品への太陽光照射のためで、より良い熱伝導を持てるようにするものである。
【００２４】
このプロジェクトにおいて、流れるものは気体であり、円錐形の渦巻状のものが配置され、放射状に設置される。それは回転する度に他の部分が後ろに残るとは言え、回転ごとに放射先に向かう。気流の出口まで直径は減少して行く。そこは出口とモータータービンの吸気口と連結している。他の導管は集光装置入り口へ向かい、最初の回転で圧縮機排気口とつながらなければならない。集光装置の円錐部は放射部分においてヘリオスタットにむかって傾いている。そのために最高の太陽入射の点が最後の回転に合うようにタービンと集光装置を連携させる。これは最初の回転で集光装置の外部が高温に達するようにするためで、回転ごとに増加し、出口に近づくにつれ減少するが、１２００度の温度に達する。
【００２５】
集光装置をタービン、またはターボ圧縮機と連結させると、このタービンかターボ圧縮機は当発明で述べているように稼働する。つまり、集光装置吸気口につながれた圧縮空気の導管とともに太陽光により熱された空気流を受ける準備をしている。それは、もしタービンに圧縮機が設置されている場合、ターボ圧縮機は、その中に設置される。ガスの排気は直接プラントを支えるタワーの排気口に行く。理想的にはそこに高温ガス、新鮮な空気のための空間があることが第一である。温度差が大きくなると、空気循環は構成されている部品すべてを冷却する。モータータービンの排気口には、圧縮機から集光装置へ圧縮空気流が通る導管の間を空気が通った後で、熱された空気の残りを利用するために、流気体間の熱交換器の方法を使用する。
【００２６】
つまり、熱を生成し、油、塩などで蓄熱し、太陽照射がないときにエネルギーを放出するために熱を蓄え、または太陽が頂点時にいる時に得たエネルギーの一部を使って得た蒸気を使い、水素を生成する。照射はヘリオスタットを通して行う。タワー設置型の場合は、焦点を個別に合わせられる方式のほうが良い。
【００２７】
他に望ましいことは、タワー式の設備でも同様の部品を使うことである。太陽照射効率が最大となるように焦点に集光装置を設置してあるパラボラにある部品は、スケールはかなり低く実行される。その後ろにはミニタービンとジェネレーターＣＣあるいはジェネレーターＣＡがある。１５キロワット以上必要になる前提には、パラボラの大きさや直径がある。大きさが異るとかとしても、必要な電力が先に述べたように１５キロワットを超える場合、最も望ましい設備はタワー式であり、これを推奨する。
【符号の説明】
【００２８】
１    集光装置
２    熱変換器
４    モータータービン
６    吸気口
７    導管
８    排気口
９    中心
１０    ジェネレーター
１２    排気口
１４    圧縮機
１６    圧縮機
１７    排気口
１８    導管
１９    孔
２０    穿孔されていない面
２１    フィン
２２    フィン
２３    断熱材
２４    吸気口
２６    減速器
３０    注入器
３１    導管
４０    チューブ
【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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【図６】
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