(57)【要約】【課題】熱損失が少なく簡単な構成で安定した電力供給可能な太陽熱発電装置を提供する。【解決手段】この発明は、液体を収容した人工鉱石及び炭化水素によりなるタンクと、太陽熱エネルギーを用いてタンクを加熱する太陽光加熱装置と、タンク内の液体の加熱により発生した蒸気を取出して発電するスチーム発電装置と、太陽熱エネルギーのない場合には、スチーム発電装置により蓄電した電気エネルギーを用いてタンクを補助加熱するように構成した補助加熱装置と、よりなる太陽熱発電装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容した人工鉱石及び炭化水素によりなるタンクと、
太陽熱エネルギーを用いてタンクを加熱する太陽光加熱装置と、
タンク内の液体の加熱により発生した蒸気を取出して発電するスチーム発電装置と、
太陽熱エネルギーのない場合には、スチーム発電装置により蓄電した電気エネルギーを用いてタンクを補助加熱するように構成した補助加熱装置と、よりなることを特徴とする太陽熱発電装置。
【請求項２】
前記人工鉱石は珪素又は珪素化合物に金属及びカルシウムを添加して溶融、冷却を繰り返して製造したことを特徴とする請求項１に記載の太陽熱発電装置。
【請求項３】
タンクの壁体は、人工鉱石及び炭化水素より構成したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の太陽熱発電装置。
【請求項４】
太陽光加熱装置は、反射板を用いてタンクを加熱するように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の太陽熱発電装置。
【請求項５】
反射板は太陽熱エネルギーをタンク方向へ常時照射可能に太陽の移動に対応して揺動自在とした請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の太陽熱発電装置。
【請求項６】
タンクから取出した蒸気は調圧装置により調圧してタービンを駆動することにより発電するように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の太陽熱発電装置。
【請求項７】
タンクを補助加熱するためにマイクロ波照射装置を設け、マイクロ波照射装置はスチーム発電装置により蓄電した電気エネルギーで作動するように構成した請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の太陽熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽熱発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化石燃料の枯渇問題、原油価格の上昇、エネルギー安全保障の見直し、地球温暖化問題などにより、太陽光、太陽熱、風力、地熱、潮力などの、いわゆる再生可能エネルギーに対する意識が高まってきている。再生可能エネルギーのひとつとして太陽光を集光して得られる太陽熱を利用した太陽熱発電がある。
【０００３】
太陽熱発電とは、太陽熱エネルギーを反射鏡等で集光して、この太陽熱エネルギーを用いて発電を行うものである。このような太陽熱発電システムのひとつとしてタワー式太陽熱発電がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１８３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、太陽熱発電は太陽熱エネルギーを利用するため、天候や日照時間などに左右されて太陽熱エネルギーがない場合には、安定した電力供給ができないという問題があった。
【０００６】
また、太陽熱エネルギーを集熱した集熱管等は長距離・広範囲に配置されるため、熱損失が大きく、設備費が掛かるという問題があった。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、熱損失の少なく簡単な構成で安定した電力供給可能な太陽熱発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、液体を収容した人工鉱石及び炭化水素によりなるタンクと、太陽熱エネルギーを用いてタンクを加熱する太陽光加熱装置と、タンク内の液体の加熱により発生した蒸気を取出して発電するスチーム発電装置と、太陽熱エネルギーのない場合には、スチーム発電装置により蓄電した電気エネルギーを用いてタンクを補助加熱するように構成した補助加熱装置と、よりなる太陽熱発電装置を提供するものである。
【０００９】
また、人工鉱石は珪素又は珪素化合物に金属及びカルシウムを添加して溶融、冷却を繰り返して製造したことにも特徴を有する。
【００１０】
また、タンクの壁体は、人工鉱石及び炭化珪素より構成したことにも特徴を有する。
【００１１】
また、太陽光加熱装置は、反射板を用いてタンクを加熱するように構成したことにも特徴を有する。
【００１２】
また、反射板は太陽熱エネルギーをタンク方向へ常時照射可能に太陽の移動に対応して揺動自在としたことにも特徴を有する。
【００１３】
タンクから取出した蒸気は調圧装置により調圧してタービンを駆動することにより発電するように構成したことにも特徴を有する。
【００１４】
タンクを補助加熱するためにマイクロ波照射装置を設け、マイクロ波照射装置はスチーム発電装置により蓄電した電気エネルギーで作動するように構成したことにも特徴を有する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、液体を収容した人工鉱石及び炭化珪素によりなるタンクと、太陽熱エネルギーを用いてタンクを加熱する太陽光加熱装置と、タンク内の液体の加熱により発生した蒸気を取出して発電するスチーム発電装置と、太陽熱エネルギーのない場合には、スチーム発電装置により蓄電した電気エネルギーを用いてタンクを補助加熱するように構成した補助加熱装置と、より構成し、特に人工鉱石は珪素化合物に金属及びカルシウムを添加して溶融、冷却を繰り返して製造し、固化剤はガラス等を主成分としたことにより、タンク本体の蓄熱性を高めることができ熱損失が少なく、タンク内の熱流体を高温に保つことができるため、発電効率を向上できる効果がある。
【００１６】
また、集熱管等を広範囲に設置することもないため、安価に設けることができる効果がある。
【００１７】
更に、太陽熱エネルギーがない場合であっても、マイクロ波を照射してタンクを加熱することができるため、天候や日照時間などに左右されることなく簡潔に発電することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の発電装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この発明を図面に基づき詳説すれば、図１は本発明の太陽熱発電装置の説明図である。
【００２０】
本発明の太陽熱発電装置は、図１に示すように、液体を収容した人工鉱石及び炭化珪素によりなるタンクと、太陽熱エネルギーを用いてタンクを加熱する太陽光加熱装置と、タンク内の液体の加熱により発生した蒸気を取出して発電するスチーム発電装置と、より構成されるものである。また、太陽熱エネルギーのない場合には、スチーム発電装置により蓄電した電気エネルギーを用いてタンクを補助加熱するように構成した補助加熱装置により発電させ、安定した電力を供給することができるように構成されている。
【００２１】
本発明のタンク３は、図１に示すように、内壁はステンレス製の略円筒体を縦置きにして構成し、タンク３の外壁は人工鉱石１及び炭化珪素を成形した耐火ブロック１ａで被覆して形成される。
【００２２】
上記した人工鉱石１は、珪素又は珪素化合物に金属及びカルシウムを添加して溶融、冷却を繰り返すことにより製造される。
【００２３】
具体的には、はじめに、略真空状態下で１６５０℃〜１６８０℃に加熱した真空溶融炉に約８０重量％の粉末状の珪素又は珪素化合物を投入し、その後、約５重量％の粉末状の鉄と約５重量％の粉末状のアルミニウムと約５重量％のカルシウムとを３〜５分間隔で順に投入しながら撹拌混合し、その後、真空溶融炉から溶融物を取出し、常温中で自然冷却することによって鉱石塊を生成する。このように、本発明に用いる人工鉱石１は上記した原材料を溶融後に冷却して製造されることに特徴を有するものである。なお、その他の製法として、上記した原材料を溶融後に冷却し、さらに高温で溶融するといったように、徐々に高温下で溶融を繰り返し行って人工鉱石１を製造してもよい。
【００２４】
耐火ブロック１ａは、上記人工鉱石１を粉砕したものに、粉末等にした炭化珪素を混ぜ合わせて、焼結させることにより、板状等に加工可能にしたものである。更に、この加工した耐火ブロック１ａを複数枚組み合わせて、図１に示すように、タンク３の内壁であるステンレス製の円筒体を被覆可能なように成形加工したものがタンク３の外壁である耐火ブロック１ａである。
【００２５】
このように、人工鉱石１と炭化珪素とにより生成された耐火ブロックは、板状などに加工しても強度を保ち、耐熱性、耐摩耗性が向上し、更に人工鉱石１が有する熱の蓄熱性及び拡散性をも向上させることができる。
【００２６】
また、耐火ブロック１ａは、３６００度以上の熱に耐え得ることができる。また、太陽熱をタンク全体に万遍なく拡散し、長時間蓄熱することができる。更に、耐火ブロック１ａは経年劣化がないため、長期利用ができる。
【００２７】
上記タンク３内に、水などの液体を収容して、タンク３を加熱してスチームを発生させる。
【００２８】
タンク３を加熱する手段としては、太陽光エネルギーを利用した太陽光加熱装置５を用いる。本実施形態に係る太陽光加熱装置５としては、タンク３の周囲を反射板１１で囲み、太陽光を反射させた反射光をタンク３に照射させて加熱するように構成される。
【００２９】
反射板１１は、鏡面加工したアルミニウム材に樹脂皮膜を塗布したものなどを用いると反射率及び耐久性が良好である。
【００３０】
また、反射板１１は、季節、天候、時間帯などによる太陽の移動に対応して揺動自在に追尾可能なものを用いると、タンク３に太陽光を効率よく照射でき安定した電力供給が可能となる。すなわち、反射板１１にはいわゆるヘリオスタットを用いるのが好ましい。
【００３１】
上記反射板１１によって太陽光をタンク３へ照射することにより、外壁である人工鉱石１からなる耐火ブロック１ａが暖められる。この耐火ブロック１ａは蓄熱性、拡散性が優れており、タンク３内部に収容した水を高温に加熱し、スチームを発生させる。このようにして発生した水蒸気は、タンク３の天井壁３´より取出しスチーム発電装置７へと送られる。
【００３２】
スチーム発電装置７は、タンク３で発生したスチーム調整するための調圧装置１３と、調圧装置１３により調整したスチームによって回転するタービン１５と、タービン１５に接続された発電機１７とより構成される。
【００３３】
調圧装置１３は、本実施形態においてタービン１５へ送るスチームを調整する調速器、いわゆるガバナである。すなわち、タービン軸の速度を検出して蒸気量を調節するように構成されている。
【００３４】
タービン１５は、本実施形態においてタンク３で発生したスチームにより、タービン１５の羽根車を回すものであり、いわゆる蒸気タービンである。このタービン１５を回転させることにより、タービン軸で連結された発電機１７を回転させることで電気エネルギーを発生させる。
【００３５】
また、タービン１５を回す際に使用したスチームはタンク３内に海水などによる冷却装置２１で冷却して液体にして戻して再利用する。
【００３６】
こうして、得られた電気エネルギーである電力は太陽熱エネルギーがある限り安定して発生できる。しかし、太陽熱エネルギーは常に安定して得ることができず、季節、天候及び時間によって左右される。そのため、本発明太陽熱発電装置には、補助加熱装置９が設けられている。
【００３７】
本実施形態における補助加熱装置９は、マイクロ波照射装置９ａである。このマイクロ波照射装置９ａは、発電機１７から制御装置１９を介して接続されており、図１に示すように、発電機で発生した電力を用いて作動する。なお、外部より電力供給を行って作動させてもよい。
【００３８】
ここで、制御装置１９は、太陽光が照射している間に発生した電力を蓄電する蓄電装置、太陽光の照射を例えば照度計などで測定し判定する太陽光判定装置や判定結果を基にマイクロ波照射装置９ａに蓄電した電力を送る信号出す装置及びマイクロ波をタンク３にどのタイミングで照射するかを判定し照射する信号を出す装置などである。
【００３９】
マイクロ波照射装置９ａは、１つでも耐火ブロック１ａの熱の拡散性によりタンク３全体に熱エネルギーを行き渡らせることが可能であるが、複数個のマイクロ波照射装置９ａを使用してもよく、タンク３全体に満遍なく照射できる個数を配置すると短時間かつ少ない電力で照射できる。
【００４０】
上記タンク３の外壁である耐火ブロック１ａは、マイクロ波を照射すると、熱エネルギーに変換する性質を有する。すなわち、マイクロ波を耐火ブロック１ａに照射すると、耐火ブロック１ａ内の誘電体がマイクロ波による電場により激しく振動・加熱し、その摩擦熱により誘電体自身が発熱する性質である。
【００４１】
マイクロ波を照射された耐火ブロック１ａは、タンク３内の水を加熱、蒸発させスチームを発生させることができる。
【００４２】
このように、補助加熱装置９としてマイクロ波照射装置９ａを用いたため、タンク３をヒーター等で加熱するよりも電気の変換効率が良く、タンク３内の水を加熱することができる。
【００４３】
すなわち、マイクロ波を用いた加熱は、マイクロ波電力を耐火ブロック１ａ内の誘電体に吸収させて誘電体内部より自己発熱させる方法であるため、熱伝導や輻射による従来の加熱方式に比べて、熱効率が高く短時間で加熱処理が行える。また、電力消費も少なくコストも安くできる。
【００４４】
また、太陽熱エネルギーが得ることができない場合、例えば夜間であったとしても、所定の電気エネルギーを供給することができる。
【００４５】
なお、上記したマイクロ波照射装置９ａの代わりに、他の実施例としてニクロム線ヒーター、遠赤外線ヒーター、又はレーダーを用いることも可能である。ニクロム線ヒーター、遠赤外線ヒーター又はレーダーは、外壁である人工鉱石１及び炭化珪素からなる耐火ブロック１ａを太陽光で加熱して得たスチームによるスチーム発電装置７から電気エネルギーを得て発熱する。
【００４６】
具体的には、ニクロム線ヒーター、遠赤外線ヒーター、又はレーダーを耐火ブロック１ａのタンク３の外周壁に直接又は一定の間隙を保持して囲繞することにより、太陽熱が有効に用いることができない場合に補助加熱装置９として用いる。
【００４７】
本発明は上記のように構成されるため、天候、季節、時間を問わず常に安定した電力供給を実現できる。
【００４８】
なお、本発明は上述した実施形態等に限られず、上述した実施形態等の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態等の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１    人工鉱石
１ａ  耐火ブロック
３    タンク
３´  天井壁
５    太陽光加熱装置
７    スチーム発電装置
９    補助加熱装置
９ａ    マイクロ波照射装置
１１    反射板
１３    調圧装置
１５    タービン
１７    発電機
１９    制御装置
２１    冷却装置
【図１】
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