(57)【要約】  非常に高効率で、太陽光を機械的パワーに変換する電力を発生する方法であり、太陽光装置で加熱したホット流体をスターリングエンジンのホットシリンダーへ供給するステップと、スターリングエンジンのコールドシリンダーへ、吸収冷凍装置の吸収位置に冷却したコールド流体を供給して、発電装置を作動するためにスターリングエンジンから機械的パワーを得るステップを含む。
2014503045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を機械的パワーに変換する、特に排他的ではないが電力を発生する方法であって、太陽光装置で加熱したホット流体をスターリングエンジンのホットシリンダーへ供給するステップを含む方法において、
スターリングエンジンのコールドシリンダーへ、吸収冷凍装置の吸収位置に冷却したコールド流体を供給して、特に排他的ではないが発電装置を作動するためにスターリングエンジンから機械的パワーを得るステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
太陽光装置で加熱したホット流体を吸収冷凍装置の脱着位置へ供給するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
ホット流体の最高温度を低い設定値に維持するステップを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
各々熱交換器（９、１０）を設けたホットシリンダー（３）及びコールドシリンダー（４）を備えたスターリングエンジン（２０）と、熱交換器に太陽光線を集中し集束させる太陽光装置（２０）と、太陽光装置（２０）の熱交換器及びホットシリンダーの熱交換器（９）の間に延びる流体回路（２９）とを有する形式の、太陽光を機械的パワーに変換する、特に排他的ではないが電力を発生する組立体（１）において、
各々熱交換器（３４、３６）を備える吸収位置（３１）及び脱着位置（３２）を有した吸収冷凍装置（３０）と、吸収位置（３４）の熱交換器（３４）及びコールドシリンダー（６）の熱交換器（９）の間に延びた流体回路（６０）とを有することを特徴とする組立体（１）。
【請求項５】
太陽光装置（２０）の熱交換器、及び脱着位置（３２）の熱交換器（３６）の間に延びる流体回路（７２）を有することを特徴とする請求項４記載の組立体（１）。
【請求項６】
ホット流体の最高温度を低い設定値に制限するサーモスタット回路（８０）のホット流体の温度を検出する手段（８１）を有することを特徴とする請求項５記載の組立体（１）。
【請求項７】
サーモスタット回路（８０）が４００℃に設定されることを特徴とする請求項６記載の組立体（１）。
【請求項８】
流体回路（２９）に沿ったホット流体のために貯蔵タンク（２５）を有することを特徴とする請求項１記載の組立体（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を機械的パワーに変換する、特に排他的ではないが電力を発生する方法並びに該方法を実施する組立体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
知られているように、太陽光線から機械的パワーを得る必要性は痛感されている。
【０００３】
かかる目的のために、タービンを作動するための極めて高温の蒸気を発生するようにボイラーにおいて太陽光線を集中させる組立体は公知である。目的に合致して一般的に満足しているが、かかる組立体は、効率が低いことは明らかであり、従って、投資した資産を回収するのに長期間を費やすことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、前述のニーズを満たすことのできる特徴を有すると同時に、先行技術と関連して前述の欠点を解決できる特殊タイプの方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題は、請求項１による方法で解決される。
本発明による方法の好ましい実施形態は請求項２及び請求項３に記載される。
【０００６】
本発明はまた、請求項４による、太陽光を機械的パワーに変換する組立体に関する。
本発明による組立体の好ましい実施形態は、請求項４〜請求項８に記載される。
【０００７】
本発明の別の特徴及び効果は、本発明による組立体を概略的に示す添付図面に関して、単に本発明を限定しない例として記載する本発明の実施形態についての以下の説明から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】太陽光を機械的パワーに変換する、排他的ではない好ましい実施形態による、得られた機械的パワーを電力に変換する組立体を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照すると、太陽光を機械的パワーに変換する、排他的ではない好ましい実施形態による、得られた機械的パワーを電力に変換する組立体が１で示されている。
【００１０】
組立体１は、それ自体公知のスターリングエンジン２を有し、このスターリングエンジン２は、ホットシリンダーと呼ばれるピストン及びシリンダーユニット３及びコールドシリンダーと呼ばれるピストン及びシリンダーユニット４を備えている。
【００１１】
ホットシリンダー３及びコールドシリンダー４は各々のシリンダー５、６を備えており、各々のシリンダー５、６は導管７を介して連通し、この導管７に沿って熱ホイール８（例えば微細金属材料）が設けられている。導管７及びシリンダー５、６内には適切なガス（例えばヘリウム）が供給される。
【００１２】
一つがホットでもう一つがコールドの各々に流体が通過する各々の熱交換器９、１０は、各々のシリンダー５、６の周りに設けられ、各々のシリンダーに供給した流体及びガスを熱交換関係に配置するようにしている。
【００１３】
シリンダー５、６内で可動である各々のピストン１１、１２は、各々の連結ロッド１３、１４を介してクランクシャフト１５を作動し、そしてクランクシャフト１５は、発電機１６ａ（例えばオルターネータ）を作動し、発電機１６ａから電線１６ｂ（例えば三相電線）がのびている。
【００１４】
ホットシリンダー３を加熱する目的で、組立体１は、太陽光線を集中及び集束するそれ自体通常の太陽光装置２０を備えている。特に、装置２０は、２１で示すフレネルリニア反射器を構成するように平面に設けられかつ別個に方向決めし得る複数のミラー、パラボラミラー２２及びパラボラミラー２２の焦点に沿って設けられかつ熱交換器を構成しているほぼ管状要素２３を備えている。
【００１５】
流体、例えば透熱性オイルの循環する流体回路２４は、管状要素２３を貯蔵タンク２５に接続し、管状要素２３に沿って流体が加熱され、貯蔵タンク２５内にはホット流体が、夜間中でも連続運転を保証するのに十分な量が収容される。回路２４に沿った流体の循環はポンプ２６によって確保される。
【００１６】
同じ流体、例えば上述した透熱性オイルの循環する別の流体回路２７は、スターリングエンジン２のホットシリンダー３のシリンダー５にホット流体を供給するように、貯蔵タンク２５と熱交換器９との間に延びている。回路２７に沿った流体の循環は循環ポンプ２８によって保証される。
【００１７】
実際には、回路２４及び回路２７はそれら全体で、２９で示す流体回路を構成し、この流体回路２９は、太陽光で加熱した流体を、スターリングエンジンのホットシリンダーへそれを加熱するために移送する。
【００１８】
コールドシリンダー４を冷却するために、組立体１はそれ自体公知の吸収冷凍装置３０を備えている。
【００１９】
吸収冷凍装置３０は吸収位置３１及び脱着位置３２を備えている。
【００２０】
吸収位置３１は、液体アンモニア及び気体アンモニアが収容される容器３３を備え、強力な冷却により液体から気体へアンモニアの状態の推移が連続して生じる。かかる冷却作用を用いるために、熱交換器３４が容器３３内に収容され、アンモニアの液相内に入れられ、この熱交換器３４は事実上約−６０℃の低温環境内に配置される。
【００２１】
脱着位置３２は、水を収容する容器３５を備え、気体アンモニアは溶解され、水に溶けた気体アンモニアがエネルギッシュな加熱のために連続して放出される。かかる目的のために、熱源及び正確には熱交換器３６が水中に収容され浸される。
【００２２】
容器３３の天井には、ナセル４０が設けられる。ナセル４０には水が入れられ、その中に気体アンモニアが溶解される。水路４１は、循環ポンプ４２によってナセル４０から水を引出し、そして放水口４３を通ってナセル上に水を注いで、気体アンモニアをドラッギングし、気体アンモニアを水に溶かさせる。
【００２３】
容器３５の天井には、ナセル４４が設けられる。ナセル４４には、水から放出された気体アンモニアが凝縮される。コイル４５はナセル内に収容され、流体回路４６（例えば水）に入れられ、この流体回路４６に沿って循環ポンプ４９が設けられ、かかる凝縮を促進させる。流体回路４６は、ラジエータ４７によって制御され、ラジエータ４７は、ファン４８によりアンモニアの凝縮熱を周囲へ放散する。
【００２４】
導管４９にはポンプ５０が設けられ、水を通し、水に溶けたアンモニアをナセル４０から容器３５へ送り、一方、銅管５０には調整弁５１が設けられ、容器３５からナセル４０へ水を通すようにしている。
【００２５】
導管５２には調整弁５３が設けられ、ナセル４４で凝縮したアンモニアを容器３３へ送る。
【００２６】
流体（例えは低粘度の透熱性オイル）の循環する流体回路６０は、熱交換器３４と熱交換器１０との間に延び、コールド流体を熱交換器３４からスターリングエンジン２のコールドシリンダー４のシリンダー６へ送るようにしている。
【００２７】
有利には、本発明によれば、透熱性オイルの流体回路７０は、貯蔵タンク２５と熱交換器３６との間に延び、ホット流体を容器３５へ送り、内部で溶解したアンモニア水を放出するように循環ポンプ７１が設けられている。
【００２８】
実際に、流体回路２４及び流体回路７０は、太陽光で加熱した流体を脱着位置へ供給し、水からアンモニアを放出させるのに必要な熱を供給する流体回路７２を形成している。
【００２９】
上述した吸収冷凍装置３０において、水は、所謂溶媒流体のような他の流体に置き換えることができ、アンモニアは容易に所謂溶質流体のような他の流体に置き換えられる筈である。
【００３０】
本発明によれば、組立体１は、流体の最高温度を設定限界値、好ましくは４００℃を維持するために、太陽光装置２０と組み合わせたサーモスタット回路８０を備えている。このサーモスタット回路８０は、流体の実際の温度を検出するため回路２４と組み合わせた温度検出器８１と、所望の基準設定温度好ましくは４００℃を手動で設定するユニット８２と、実際の温度と設定温度との差信号を除去するように方向付けを変えるため複数のミラーに作用するアクチュエータ８４を制御するために用いた実際の温度と設定温度との差信号を送出するコンパレータノード８３とを備えている。
【００３１】
組立体１は、太陽光を機械的パワーに変換する、特に電力を発生する本発明の方法を実施している。
【００３２】
本方法は、スターリングエンジン２、太陽光装置２０及び吸収冷凍装置３０を設けるステップと、太陽光装置２０で加熱したホット流体をスターリングエンジン２のホットシリンダー３へ供給するステップと、スターリングエンジンのコールドシリンダー４へ、吸収冷凍装置３０の吸収位置３１によって冷却したコールド流体を供給して、特に発電装置を作動するスターリングエンジンから機械的パワーを得るステップとを含んでいる。
【００３３】
本方法は、太陽光装置で加熱したホット流体を吸収冷凍装置の脱着位置へ供給するステップを含んでいる。
【００３４】
本方法は、太陽光装置で加熱したホット流体の最高温度を限界設定値内、好ましくは４００℃に維持するステップを含んでいる。
【００３５】
本発明の主な利点は、極端な熱力学温度Ｔ１（４００℃＋２７３℃＝６７３°Ｋ及びＴ２（周囲温度＋２７３℃）の間の差が高いために、効率が非常に高いことにある。スターリングエンジンの効率は、与えられるコールド流体（−６０℃）の温度とホット流体（４００℃）の温度との差が高いだけでなく、かかる温度範囲が０℃以下の温度にあり、言い換えればかかる範囲が絶対零度に近いために、それ自体高いことにある。
【００３６】
本発明の別の利点は、環境との適合性が高いこと、すなわち言い換えれば付随する最高温度が低く太陽光の部分的でありトータルでない局所吸収のために組立体が収納される環境に対して生じるダメージが低いことにある。
【００３７】
別の利点として、例えば鋼のような通常使用される機械構造材料と適合できる値内に含まれる付随した最高温度に対して安全な運転条件の下で、長期間の運転が期待される筈である。
【００３８】
さらに、運転は、外部から組立体に順次液体を供給することなしに、或いは外部環境へ順次放出することなしに、連続して再循環され、すなわち閉回路を連続して循環する液体と気体との両方の流体を使用することは、運転の完全な独立性及び完璧な環境適合性についての別の相当な利点につながる。
【００３９】
別の利点は、組立体の個々に騒音を発生するコンポーネントが全くないことにより、静かなことにある。また、スターリングエンジンは、交互に加熱及び冷却されることになる熱ホイールを通過して一つのシリンダーから別のシリンダーヘホット及びコールドで一度ずつ注がれる流体の加熱及び冷却に基づいたエンジンであるので、静かである。例えば、複合的な内燃エンジンの典型的な騒音を伴う燃焼は起らない。
【００４０】
別の利点は、夜間に運転用の貯蔵タンクが昼間に太陽光組立体から熱エネルギーを引き出して瞬時に熱交換器と組合わされていることにより、昼夜に亘って介入を促すことができると共に、連続して運転できることにある。
【００４１】
明らかに特殊で偶発的な需要に適合させるために、当業者は、上述の方法及び組立体に対して全て特許請求の範囲に記載の発明の保護の範囲内にある種々の変更及び変形を行なうことができる。
【符号の説明】
【００４２】
１：組立体
２：スターリングエンジン
３：ホットシリンダー（ピストン及びシリンダーユニット）
４：コールドシリンダー（ピストン及びシリンダーユニット）
５，６：シリンダー
７，５０，５２：導管
８：熱ホイール
９，１０，３４，３６：熱交換器
１１，１２：ピストン
１３，１４：連結ロッド
１５：クランクシャフト
１６ａ：発電機
１６ｂ：電線
２０：太陽光装置
２１：フレネルリニア反射器
２２：パラボラミラー
２３：管状要素
２４，２７，２９，４６，６０，７０，７２：流体回路
２５：貯蔵タンク
２６：ポンプ
２８，４２，４９，７１：循環ポンプ
３０：吸収冷凍装置
３１：吸収位置
３２：脱着位置
３３，３５：容器
４０，４４：ナセル
４１：水路
４３：放水口
４５：コイル
４７：ラジエータ
４８：ファン
５１，５３：調整弁
８０：サーモスタット回路
８１：温度検出器
８２：ユニット
８３：コンパレータノード
８４：アクチュエータ
【図１】
2014503045.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成25年9月13日(2013.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
各々熱交換器（９、１０）を設けたホットシリンダー（３）及びコールドシリンダー（４）を備えたスターリングエンジン（２）と、熱交換器（２３）に太陽光線を集中し集束させる太陽光装置（２０）と、太陽光装置（２０）の熱交換器（２３）及びホットシリンダーの熱交換器（９）の間に延びる流体回路（２９）とを有する形式の、太陽光を機械的パワーに変換する、特に排他的ではないが電力を発生する組立体（１）において、
各々熱交換器（３４、３６）を備える吸収位置（３１）及び脱着位置（３２）を有した吸収冷凍装置（３０）と、吸収位置（３１）の熱交換器（３４）及びコールドシリンダー（４）の熱交換器（１０）の間に延びた流体回路（６０）とを有することを特徴とする組立体（１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
太陽光装置（２０）の熱交換器（２３）、及び脱着位置（３２）の熱交換器（３６）の間に延びる流体回路（７２）を有することを特徴とする請求項４記載の組立体（１）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
流体回路（２９）に沿ったホット流体のために貯蔵タンク（２５）を有することを特徴とする請求項４記載の組立体（１）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
導管５０にはポンプ５１が設けられ、水を通し、水に溶けたアンモニアをナセル４０から容器３５へ送り、一方、導管５０には調整弁５１が設けられ、容器３５からナセル４０へ水を通すようにしている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本発明の主な利点は、極端な熱力学温度Ｔ１（４００Ｋ＋２７３Ｋ＝６７３Ｋ）及びＴ２（周囲温度＋２７３Ｋ）の間の差が高いために、効率が非常に高いことにある。スターリングエンジンの効率は、与えられるコールド流体（−６０℃）の温度とホット流体（４００℃）の温度との差が高いだけでなく、かかる温度範囲が０℃以下の温度にあり、言い換えればかかる範囲が絶対零度に近いために、それ自体高いことにある。
【国際調査報告】
2014503045.tif 000004
2014503045.tif 000005
2014503045.tif 000006