(57)【要約】【課題】  作動流体を冷却するための特別な装置を設置することなく、高い熱効率と発電効率を得ることができる発電システムを提供する。【解決手段】  地中に埋設され、内部を流通する作動流体を冷却する埋設配管１１と、上記埋設配管に連接された第１の配管１２を介して上記埋設配管からの作動流体と熱交換し、上記作動流体によって冷却されると共に、上記作動流体を加温する太陽光発電セル２と、上記第１の配管に連接された第２の配管１３を介して加温された作動流体と熱交換し、上記作動流体を更に高温化する太陽熱集光器３と、上記第２の配管に連接された第３の配管１４に対応して設けられ、高温化された作動流体によって駆動されるタービン４と、このタービンから排出された作動流体を上記埋設配管に導く第４の配管１５と、上記タービンに結合された発電機５とを備えた構成とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設され、内部を流通する作動流体を冷却する埋設配管と、上記埋設配管に連接された第１の配管を介して上記埋設配管からの作動流体と熱交換し、上記作動流体によって冷却されると共に、上記作動流体を加温する太陽光発電セルと、上記第１の配管に連接された第２の配管を介して加温された作動流体と熱交換し、上記作動流体を更に高温化する太陽熱集光器と、上記第２の配管に連接された第３の配管に対応して設けられ、高温化された作動流体によって駆動されるタービンと、このタービンから排出された作動流体を上記埋設配管に導く第４の配管と、上記タービンに結合された発電機とを備え、上記太陽光発電セルと上記発電機によって発電された電力を負荷に供給するようにしたことを特徴とする太陽エネルギーを用いた発電システム。
【請求項２】
河川、湖、海等の水中に埋設され、内部を流通する作動流体を冷却する埋設配管と、上記埋設配管に連接された第１の配管を介して上記埋設配管からの作動流体と熱交換し、上記作動流体によって冷却されると共に、上記作動流体を加温する太陽光発電セルと、上記第１の配管に連接された第２の配管を介して加温された作動流体と熱交換し、上記作動流体を更に高温化する太陽熱集光器と、上記第２の配管に連接された第３の配管に対応して設けられ、高温化された作動流体によって駆動されるタービンと、このタービンから排出された作動流体を上記埋設配管に導く第４の配管と、上記タービンに結合された発電機とを備え、上記太陽光発電セルと上記発電機によって発電された電力を負荷に供給するようにしたことを特徴とする太陽エネルギーを用いた発電システム。
【請求項３】
上記作動流体を空気またはヘリウムとしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の太陽エネルギーを用いた発電システム。
【請求項４】
上記太陽光発電セル及び太陽熱集光器に、それらの表面に付着する露の拭き取り装置を設けると共に、上記拭き取り装置によって拭き取られた露を回収して冷却する冷却装置を設け、上記冷却装置によって冷却された露を上記太陽光発電セルの冷却に使用することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の太陽エネルギーを用いた発電システム。
【請求項５】
上記第１の配管及び第４の配管の上記埋設配管との連接部近傍に上記作動流体の流通量を制御する第１の弁と、上記第１の配管及び第４の配管を外気に連通し得る第２の弁とを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の太陽エネルギーを用いた発電システム。
【請求項６】
上記拭き取り装置によって拭き取られた露を回収するタンクを設け、上記タンクを地中に配設したことを特徴とする請求項４記載の太陽エネルギーを用いた発電システム。
【請求項７】
上記埋設配管を蛇行するように形成したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の太陽エネルギーを用いた発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽エネルギーを用いた発電システム、特に太陽エネルギーによって高温化された作動流体によって駆動されるタービン発電機と太陽光発電セルとを併用した発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽エネルギーを用いた発電システムにおいては、作動流体を冷却せずに常温で利用するか、別装置にて冷却された液体空気等の作動流体を用いてタービンを駆動するようにしていた。（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１８９４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された従来の太陽エネルギーを用いた発電システムにおいては、液体空気などの作動流体を冷却して使用するものであるため、冷却のための特別な装置を設ける必要があり、発電システムが高価となる問題点があった。
【０００５】
この発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、作動流体を冷却するための特別な装置を設置することなく、高い熱効率と発電効率を得ることができる発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る太陽エネルギーを用いた発電システムは、地中に埋設され、内部を流通する作動流体を冷却する埋設配管と、上記埋設配管に連接された第１の配管を介して上記埋設配管からの作動流体と熱交換し、上記作動流体によって冷却されると共に、上記作動流体を加温する太陽光発電セルと、上記第１の配管に連接された第２の配管を介して加温された作動流体と熱交換し、上記作動流体を更に高温化する太陽熱集光器と、上記第２の配管に連接された第３の配管に対応して設けられ、高温化された作動流体によって駆動されるタービンと、このタービンから排出された作動流体を上記埋設配管に導く第４の配管と、上記タービンに結合された発電機とを備え、上記太陽光発電セルと上記発電機によって発電された電力を負荷に供給するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る太陽エネルギーを用いた発電システムは上記のように構成され、作動流体を地下に埋設した配管に流通させることによって冷却しているため、作動流体の冷却のために特別な装置を設置する必要がなく、熱効率と発電効率を十分に上げることができる。また、夜間に太陽光発電セルに付着する露を回収して冷却することにより、太陽光発電セルの昼間の冷却と清掃とを併せて行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１のシステム構成を示す概略図である。
【図２】この発明の実施の形態２のシステム構成を示す概略図である。
【図３】この発明の実施の形態３のシステム構成を示す概略図である。
【図４】この発明の実施の形態４のシステム構成を示す概略図である。
【図５】この発明の実施の形態５のシステム構成を示す概略図である。
【図６】この発明の実施の形態６のシステム構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１のシステム構成を示す概略図である。
【００１０】
実施の形態１は図１に示すように、複数の配管を接続することによって循環路１（循環路の構成は後述する）を形成し、配管内を流通する空気等の作動流体と太陽光発電セル２とを熱交換させて太陽光発電セル２を冷却すると共に、太陽光発電セル２の熱によって配管内の作動流体を加温し、その加温された作動流体が流通する循環路１に太陽熱集光器３を作動流体との熱交換が可能なように配設して、ここで集光された太陽熱によって作動流体を更に高温化し、高温化された作動流体によって駆動されるタービン４が設けられている。
【００１１】
タービン４には発電機５が結合され、発電機５と太陽光発電セル２によって発電された電力が図示しない負荷に供給されるようになされており、タービン４から排出された作動流体は循環路１内に還流される構成とされている。
【００１２】
循環路１は以下のように構成されている。即ち、地中に埋設され、この部分で作動流体を冷却する埋設配管１１と、埋設配管１１に連接され、埋設配管１１からの作動流体を太陽光発電セル２に導くと共に、太陽光発電セル２と作動流体とが熱交換可能なように配設された第１の配管１２と、第１の配管１２に連接され太陽光発電セル２によって加温された作動流体を太陽熱集光器３に導くと共に、太陽熱集光器３と加温された作動流体とが熱交換可能なように配設された第２の配管１３と、第２の配管１３に連接され、太陽熱集光器３によって更に高温化された作動流体をタービン４に導き、この作動流体によってタービン４を駆動する第３の配管１４と、タービン４から排出された作動流体を埋設配管１１に導く第４の配管１５とから構成されている。
【００１３】
実施の形態１は上述のように、作動流体である空気を埋設配管１１に流通させることによって冷却し、この冷却された作動流体を太陽光発電セル２と熱交換させることで熱効率と発電効率を上げると共に、装置の簡易化を図ることができるものである。
なお、作動流体は空気に代えて熱交換率が高く、発電効率の向上が期待できるヘリウムを用いてもよい。
【００１４】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図２は、実施の形態２のシステム構成を示す概略図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１５】
図１と異なる点は、埋設配管１１Ａを地中に埋設せず、河川、湖、海等の水中に配設し、作動流体を水によって冷却するようにした点である。
このような構成とすることにより、実施の形態１と同様な効果を期待することができる。
【００１６】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図３は、実施の形態３のシステム構成を示す概略図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００１７】
図１と異なる点は、太陽光発電セル２及び太陽熱集光器３に、それぞれの表面をスィープして夜間に付着した露を拭き取る拭き取り装置２１、３１を設けると共に、拭き取り装置２１、３１によって拭き取られた露を回収パイプ２２、３２を経て冷却装置６に回収し、回収した露を冷却装置６によって冷却した後、上記回収パイプ２２に連結された供給パイプ２３を経て太陽光発電セル２の冷却に使用するようにした点である。
【００１８】
実施の形態３によれば、拭き取り装置６によって露の拭き取りをする時に発電効率低下の原因となる太陽光発電セル２と太陽熱集光器３の表面の汚れも清掃することができるので、長期にわたって高い発電効率を維持することができる。
【００１９】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。図４は、実施の形態４のシステム構成を示す概略図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図１と異なる点は、第１の配管１２及び第４の配管１５の埋設配管１１との連接部近傍に、配管内を流通する作動流体の流通量を制御する第１の弁７１、７２と、第１の配管１２及び第４の配管１５を外気に連通し得る第２の弁７３、７４を設けた点である。
【００２１】
これらの弁は、夜間に第１の弁７１、７２をそれぞれ閉塞すると共に、第２の弁７３、７４を開放することにより、地上部分の配管である第１の配管１２、第２の配管１３、第３の配管１４、第４の配管１５にそれぞれ大気が流入し、それらの内部の作動流体である空気の温度を夜間の空気温度まで低下させて冷却することができるため、次の日の昼間の発電における発電効率を向上することが可能となるものである。
【００２２】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５を図にもとづいて説明する。図５は、実施の形態５のシステム構成を示す概略図である。この図において、図３と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２３】
図３と異なる点は、拭き取り装置２１、３１によって拭き取られた露を回収パイプ２２、３２及び冷却装置６を経てタンク８に回収するように構成すると共に、このタンク８を地中に埋設することで所定レベルまでの冷却を冷却装置６を使用することなく行えるようにした点である。このため、冷却装置６の負担が軽くなり、発電効率を一層高めることができる。
【００２４】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６を図にもとづいて説明する。図６は、実施の形態６のシステム構成を示す概略図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２５】
図１と異なる点は、埋設配管１１の一部を蛇行するように形成した蛇行配管１１Ｂとした点である。
【００２６】
このように構成することにより、地中や水中における冷却効率を上げることができ、埋設配管１１の出口付近の温度が一段と下がるため、熱交換効率が向上し、発電効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  循環路、  ２  太陽光発電セル、  ３  太陽熱集光器、  ４  タービン、  ５  発電機、  ６  冷却装置、  ８  タンク、  １１、１１Ａ  埋設配管、  １２  第１の配管、
１３  第２の配管、  １４  第３の配管、  １５  第４の配管、  ２１、３１  拭き取り装置、  ２２、３２  回収パイプ、  ２３  供給パイプ、  ７１、７２  第１の弁、
７３、７４  第２の弁。
【図１】
2011089502.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2011089502.tif 000006
【図５】
2011089502.tif 000007
【図６】
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