(57)【要約】      （修正有）【課題】原子力発電に替わる発電方法であり、自然エネルギーを利用した安全な発電方法を開発する。【解決手段】太陽光熱と、太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、表面部に、太陽光熱集束レンズ３を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生装置１を設け、網状の金属パイプ材内に、地熱を利用した温水を、あるいは、温水を加熱した液体等の媒体を、微小の霧状で前記装置１内に放出し、太陽光熱集束レンズ等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ、加熱蒸気の動力を得て、加熱蒸気を蒸気タービン６に送り、タービンを回すことにより発電する。【選択図】図１
2013133759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生装置を設け、
前記網状のパイプ内に、地熱を利用した温水を、あるいは、該温水を加熱した液体等の媒体を、微小の霧状で前記装置内に放出し、
太陽光熱集束レンズ等で収集させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項２】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生装置を設け、
前記網状のパイプ内に、火力熱を利用した温水、熱変換機により循環水（媒体液）を高温にして、前記装置内に放出し、
太陽光熱集束レンズ等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項３】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生装置を設け、
前記網状のパイプ内に、有機物発酵熱、製鉄所等の溶鉱炉の余熱、廃棄物焼却施設の燃焼火力熱のうち、一、または、複数の熱を利用した温水を、前記装置内に放出し、
太陽光熱集束レンズ等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項４】
水蒸気発生装置の表面部を、適宜な間隔を保って形成する二重構造の外壁とし、外側の壁にも、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、透明で堅牢な素材で形成することを特徴とする請求項１または２または３記載の太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自然エネルギーを利用した発電方法に関するものであり、特に、原子力発電に代わる自然界のエネルギーである，太陽光熱と、地熱あるいは火力熱を併用して利用する，太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、宇宙規模で自然エネルギーが活用可能な時代となっており、現在、原子力発電は、既存の火力・水力発電に比べてコスト高となっており、しかも、今回の東日本大震災による大事故により、我が国はもとより近隣諸国を巻き添い、原子力発電の廃止論がさらに高まっている。
【０００３】
しかしながら、既存の火力・水力発電やその代替としての自然現象による太陽光・風力・地熱発電が原子力の発電能力に及ぶとは現時点では期待は持てそうにない事も事実であった。
【０００４】
そこで、これらのエネルギーと並列し、自然現象による自然エネルギーである太陽光や地熱利用や風力、水力、火力等の自然現象に依存する発電システムが考えられ、これらのものは既に、実行されている。そして、さらに、太陽光を利用した発電システムの技術は、複数件、公開されている。例えば、特許文献１のように。
【０００５】
しかし、この開示された技術は、太陽エネルギーを海水淡水化に利用するものであり、従って、海上の浮体構造物であり、しかも、太陽エネルギーのみを用いて海水を沸騰させて多量の水蒸気の増発を促進させるものであるが、天候の悪い場合には利用できないという欠点があった。
【０００６】
また、電気温水器と結合した太陽光発電装置の技術も開示されている。例えば、特許文献２のように。
【０００７】
しかし、この開示された技術は、電気温水器に安価な夜間電力を使用し、蓄えた温水を利用して太陽光による発電を行うものであり、一家庭の電気温水器に関するものに過ぎなかった。
【０００８】
さらに、太陽光利用の蒸気発生装置及びこれを利用した熱機関並びに発電装置の技術が開示されている。例えば、特許文献３のように。
【０００９】
しかし、この開示された技術は、ＣＯ2 の排出量がない発電装置であって、小地域・一般家庭という発電量は低レベルのものにすぎなかった。
【００１０】
また、太陽熱発電ユニットとその設置方法としての技術も開示されているが、４０フィートの海上コンテナーに積載できるよう構成したものである。例えば特許文献４のように。
【００１１】
しかし、この開示された技術は、熱箱型の集熱装置の大きさは、４０フィート程度の大きさであり、これらを大量に設置すると、そのメンテナンス等にも費用がかかるものであった。
【００１２】
さらに、太陽熱発電装置の技術が開示されているが、この技術は高所から低所に亘って二本の管路を設け、一方の管路に、集中的に太陽光線を当てるよう構成されたものであり、エネルギーは、太陽熱だけ利用するものであった。例えば、特許文献５のように。
【００１３】
この開示された技術も、設置場所が自然の山地に限られ、その山の斜面を利用して設置するものであり、それ以外の場所であっても、高所から低所を形成するには、それなりのコストが発生するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−９９６２８号公報
【特許文献２】特開２００２−０３１０３５公報
【特許文献３】実用新案登録第３１５６３４４号公報
【特許文献４】特開昭５３−１３０４１号公報
【特許文献５】特開昭５８−１３５３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そのため、この発明は、原子力発電に替わる発電方法の構築を一刻も早く開発する必要があり、自然エネルギーを利用した安全な発電方法を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで、この発明は、太陽光熱と地熱とを利用した循環型発電装置と、太陽光熱と火力熱併用発電装置環型発電装置とを開発し、太陽光熱と地下熱等を合理的に利用し、双方の短所と長所を補足しあうことにより、電気エネルギー発生効率を高めようとする発電方法である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によると、原子力発電事故による放射能汚染とは無縁のエネルギーである太陽光熱と、地熱、あるいは火力熱等を併用して利用する発電方法であり、太陽光熱が利用可能な日中は、主に、太陽光のエネルギーを利用し、曇り、雨、夜間を太陽光熱以外の熱を併用することにより、まる一日中、発電が可能であり、且つ、安全なエネルギーを用いることができる等の極めて有益なる効果を奏する。
【００１８】
また、水蒸気発生装置の外壁を二重構造にすることにより、安全性が強化されると共に、外と内の壁を適宜な間隔を保って設けることにより保温性が確保でき、さらに外壁にも太陽光熱集束レンズ（３ａ）を複数個設置することにより、これら外、内の両太陽光熱集束レンズ（３）（３ａ）の重ね効果が気体できる等の効果を奏する。
【００１９】
さらに、この発明を使用することにより、従来の水力発電・風力発電に併設することにより、現在消費されている化石燃料の使用量を削減でき、さらに電力を安定供給できる等の効果を奏する。
【００２０】
さらに、この発明を使用することにより、従来の水力発電・風力発電に併設することにより、さらに電力を安定供給できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施例を示し、太陽光熱と太陽光熱以外の熱のうち、地熱を併用する発電方法の説明図である。
【図２】この発明の他の実施例を示し、太陽光熱と太陽光熱以外の熱のうち、火力熱を併用する発電方法の説明図である。
【図３】この発明に使用する水蒸気発生装置の一実施例を示し、地下構造を示す説明図である。
【図４】この発明に使用する太陽光熱集束レンズ付き水蒸気発生装置の詳細図であり、（Ａ）は、その外観図であり、（Ｂ）は、そのパイプの骨図、（Ｃ）は、その骨組状態を示す斜視図である。
【図５】この発明に使用する水蒸気発生装置内の詳細図であり、パイプに取り付けるジョウロ型噴射ノズルを示す一部欠截断面図である。
【図６】この発明に使用する水蒸気発生装置内の詳細図であり、パイプに取り付けるジョウロ型噴射ノズルを示す一部欠截平面図である。
【図７】この発明に使用する水蒸気発生装置の他の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明について詳細に説明する。尚、この発明においては、以下の記述に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲においては適宜変更可能である。
【実施例】
【００２３】
先ず、この発明の第一の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生装置（１）を設け、前記網状のパイプ内に、地熱を利用した温水を、あるいは、該温水を加熱した液体等の媒体（アンモニア・ペンタン等）を、微小の霧状で前記装置（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービン（６）に送り、該タービン（６）を回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２４】
次に、この発明の第二の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生装置（１）を設け、前記網状のパイプ内に、火力熱を利用した温水、熱変換機により循環水（媒体液）を高温にして、前記装置（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ、加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービン（６）に送り、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２５】
さらに、この発明の第三の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生装置（１）を設け、前記網状のパイプ内に、有機物発酵熱、製鉄所等の溶鉱炉の余熱、廃棄物焼却施設の燃焼火力熱のうち、一、または、複数の熱を利用した温水を、前記装置（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱を集束させ、媒体又は温水を瞬時に沸騰させ、加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２６】
尚、図７に示すように、水蒸気発生装置（１）の表面部を、適宜な間隔を保って形成する二重構造の外壁とし、外側の壁にも、太陽光熱集束レンズ（３ａ）を複数個設置し、透明で堅牢な素材で形成するよう構成してもよい。
【００２７】
そして、前記第一、第二、そして第三の実施例において、それぞれ、『太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた』と記載したが、前記水蒸気発生装置（１）の近傍には、大型の反射鏡（２）も設けており、従って、太陽光熱は、水蒸気発生装置（１）の表面部の太陽光熱集束レンズ（３ａ，３）で直接か、あるいは、反射鏡（２）を利用して間接的に集束させる場合もあり、媒体又は熱温水を、前記水蒸気発生装置（１）内で沸騰させることにより蒸気エネルギーを得るものである。
【００２８】
前記反射鏡（２）は、前記水蒸気発生装置（１）を取り囲むよう設置し、該装置（１）の直径の１／２距離の外側に平行して、円形の曲面を持ち、太陽方向に対して、前傾した状態で設置する。反射板の傾斜角度と位置は、季節や時間で変化する太陽光線の移動に対応して自由に可変できるよう、傾斜軸とレールで調整するよう構成するものである。
【００２９】
次に、これら発明を実現する具体的な装置の一実施例を、図１及び図２に基づいて詳述すると、水蒸気発生装置（１）を設け、該装置（１）の床面には、砂、金属等の発熱を促す固体や粒子等の敷設部材（５）を敷設しており、該敷設部材（５）の下部には、熱変換器（10）を設けると共に、該水蒸気発生装置（１）の表面には、太陽光熱を有効に利用するため、加圧に耐える素材から構成される複数個の太陽光熱集束レンズ（３）を全体に設けたものである。
【００３０】
そして、水蒸気発生装置（１）には、タービン（６）とを、媒体蒸気管（４）で連通しており、該タービン（６）は、蒸気を圧縮して液体に戻すための凝縮器（７）から媒体フィードポンプ（９）を介して前記熱変換器（10）に接続されている。そして、該熱変換器（10）は、地下熱温水汲み上げポンプ〔生産井（11）〕で地熱貯留層（14）から地下熱温水（12）を汲み上げる一方、排水放出ポンプ〔還元井（13）〕で、地熱貯留層（14）に向けて排出するよう構成する。
【００３１】
次に、この発明を実現する個々の具体的な装置を詳細に説明すると、先ず、水蒸気発生装置（１）は、該装置（１）本体の壁面に、図４（ａ）に示すように、集光熱に最も適する大きさと厚さに調整し、太陽光熱集束する太陽光熱集束レンズ（３）である凸レンズを嵌め込んだ外観を呈しており、これをそのまま集光熱装置として使用するものである。前記装置（１）本体の内部空間には、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、無数のノズル式穴（１ｃ）の開いた金属パイプ材（１ａ）を網状に組んだ裁頭円錐形状の構造体を幾重にも重ねて設置する。
【００３２】
前記水蒸気装置（１）は、図４に示すように、その一例として、密閉された裁頭円錐台型をした形状のものを示したが、この裁頭円錐台型の形状に限定されることはなく、設置場所や環境などにより、臨機応変に対応できる形状であってもよい。また、全面には太陽光熱集束のための凸レンズである太陽光熱集束レンズ（３）を隙間なく張り巡らせたものであり、該太陽光熱集束レンズ（３）の縁は、腐蝕しないステンレス等の強度ある金属パイプ材（１ａ）で、幾重にも組み立てられており、また、該太陽光熱集束レンズ（３）は、裁頭円錐台の底面近くまで同じ傾斜角度で等間隔に配置するものであり、かつ、金属パイプ材（１ａ）と金属パイプ材（１ａ）との隙間部には、網（１ｂ）を張設しており、ザルのように形成されている。
【００３３】
前記金属パイプ材（１ａ）のノズル式穴（１ｃ）から過熱された液体媒体、又は自然熱温水を、勢いよく霧状に噴霧し、前記水蒸気発生装置（１）の壁面の凸レンズ等で集束された太陽光熱とで瞬時に熱気体化するよう構成したものであり、二重の加熱方式により、より高い発電効果を得ることが可能となる。
【００３４】
また、前記熱交換器（10）の一例としては、スパイラル階層式の熱交換器であり、媒体流路を渦巻き状に外から内巻き、中から外巻きと階層を重ねることにより、所要電動面積を拡げ、優れた熱伝導率を得ることができるものである。さらに熱交換器（10）の下部（地下）には、これらは、すべて、地震対策用に形成された鉄骨構造地盤強化基礎（15）上に形成されるものである。
【００３５】
そして、その特徴は、地熱温水、または火力で加熱した媒体または温水、さらには、地熱温水をそのままの状態で加熱蒸発するのではなく、小さなノズル式パイプの穴（１ａ）から細かい霧状で水蒸気発生装置（１）中に温水又は液体（媒体）を放出し、太陽光熱集束レンズ（３）である凸レンズ等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ、過熱蒸気（気化）の動力を得る装置である。
【００３６】
また、前記タービン（６）は、発電機から変電機を介して送電線に送られるよう構成している。該タービン（６）は、真空式・復水式のいずれでもよく、過大な振動や回転速度の異常などが発生した場合に備えて、自動的に蒸気の供給を停止させる保安装置と自動調整装置をタービンの付帯設備として設置する。
【００３７】
次に、前記媒体フィードポンプ（９）は、媒体または地下熱温水を循環させるものであり、前記熱変換器（10）は、地下熱温水の温度を上げる装置であり、スパイラル状の階層式熱交換器であり、媒体流路を渦巻状に外から内巻き、中から外巻きと階層ごとに重ねることにより、所要伝導面積を拡げ、優れた熱伝導効率を得ることができるよう構成したものである。
【００３８】
また、地下熱温水（12）は、地熱貯留層が高温であり媒体ではなく、地下熱温水をそのまま使用する場合は、不純物ろ過装置を設置し、水蒸気発生装置（１）内に付着したり、パイプを詰まらせる原因となるカルシウムやマグネシウムを除去する必要がある。
【００３９】
前記水蒸気発生装置（１）、敷設部材（５）並びに、熱変換器（10）の下部には、地熱対策用の鉄骨構造地盤強化基礎（15）を設けており、該鉄骨構造地盤強化基礎（15）を設けることにより、地震等による各装置の損壊を防止するものである。
【００４０】
尚、砂、金属等発熱を促す固体や粒子等の敷設部材（５）の下部には、熱交換器（10）を設けている。該熱交換器（10）は、地下熱温水、または火力熱水を利用して媒体蒸気（４）の温度を上げるものである。
【００４１】
また、前記鉄骨構造地盤強化基礎（15）の下部には、地熱貯流層（14）を設けている。該地熱貯流層（14）からは、温水をパイプ等で汲み上げ、熱変換器（10）に挿入し蒸気化するものである。
【００４２】
次に、この発明の第二の発明の太陽光熱と該太陽光熱以外の熱である，火力熱とを併用して利用する発電方法の具体的な装置を、図２に基づいて一実施例を詳述するが、殆どの部分においては、第一の発明と同様な構造であるが、第一の発明に用いた地熱貯留層（14）に代えて、燃料タンク（14ａ）を用いる構造としていることが特徴であり、該燃料タンクの燃料でボイラー（11）を稼働し、該ボイラー内のパイプを加熱することにより、内部の液体媒体が、前記熱変換器（10）との間を循環するよう構成しており、ボイラー（11）の排煙は、排煙脱硫装置（16）、電気集塵機（17）、排煙脱硝装置（18）を、それぞれ介して煙突（19）よりパイプで大気中に放出されるよう構成されている。
また、これらの装置の近傍には、発電機能制御調整管理棟（20）を設置することにより、内部に作業人員を配備することにより迅速な対応が行えるものである。
【００４３】
また、この発明の第三の発明に利用する，有機物発酵熱の実施例としては、有機物、食品残渣（廃棄物）、食品汚泥、下水汚泥、し尿汚泥における発酵熱（６５°Ｃ〜７５°Ｃ）を利用する方法や、発酵プラント及び保管施設で高熱発酵菌を培養した熱をゴムパイプ等で熱交換（加温水６５°Ｃ〜７５°Ｃ）を利用して、水蒸気発生装置（１）内に放出し、太陽光熱と合併させ水蒸気化し、発電するものである。
【００４４】
次に、製鉄所等の溶鉱炉の余熱を利用して、前記反射鏡（２）を利用しない水蒸気発生装置（１）内に、前記余熱を放出し、水蒸気化し、発電する方法であり、さらに、製鉄所等の溶鉱炉の余熱も同様に、水蒸気発生装置（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）で集束させた太陽光熱と合併させ、水蒸気化し、該水蒸気で蒸気タービンを回し、発電する方法である。
【００４５】
さらに、全国にあるゴミ焼却施設の燃焼火力エネルギーを利用して、反射鏡（２）を利用しない水蒸気発生装置（１）内に放出し、水蒸気化し、発電する方法であり、さらに、全国にあるゴミ焼却施設の近辺ごとに、水蒸気発生装置（１）を設け、燃焼火力エネルギーを太陽光熱発電の水蒸気発生装置（１）内に放出して、太陽光熱集束レンズ（３）で集束させた太陽光熱と合併させ、水蒸気化し、発電する方法である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明のよると、太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法の技術を確立し、それに基づいて大量に製造・使用・販売することにより、産業上の利用可能性があるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１  水蒸気発生装置
１ａ  金属パイプ材
１ｂ  網
１ｃ  ノズル式穴
２  反射鏡
３  太陽光熱集束レンズ
３ａ  太陽光熱集束レンズ
４  媒体蒸気
５  砂、金属等発熱を促す固体や粒子
６  タービン
７  凝縮器
８  媒体（液体）
９  媒体フィードポンプ
10  熱変換器
11  ボイラー
12  加熱温水
13  熱水フィードポンプ
14  地熱貯留層
14ａ燃料タンク
15  地震対策用の鉄骨構造地盤強化基礎
16  排煙脱硫装置
17  電気集塵器
18  排煙脱硝装置
19  煙突
20  発電機能制御調整管理棟
【図１】
2013133759.tif 000003
【図２】
2013133759.tif 000004
【図３】
2013133759.tif 000005
【図４】
2013133759.tif 000006
【図５】
2013133759.tif 000007
【図６】
2013133759.tif 000008
【図７】
2013133759.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月28日(2013.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自然エネルギーを利用した発電方法に関するものであり、特に、原子力発電に代わる自然界のエネルギーである，太陽光熱と、地熱あるいは火力熱を併用して利用する，太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、宇宙規模で自然エネルギーが活用可能な時代となっており、現在、原子力発電は、既存の火力・水力発電に比べてコスト高となっており、しかも、今回の東日本大震災による大事故により、我が国はもとより近隣諸国を巻き添い、原子力発電の廃止論がさらに高まっている。
【０００３】
しかしながら、既存の火力・水力発電やその代替としての自然現象による太陽光・風力・地熱発電が原子力の発電能力に及ぶとは現時点では期待は持てそうにない事も事実であった。
【０００４】
そこで、これらのエネルギーと並列し、自然現象による自然エネルギーである太陽光や地熱利用や風力、水力、火力等の自然現象に依存する発電システムが考えられ、これらのものは既に、実行されている。そして、さらに、太陽光を利用した発電システムの技術は、複数件、公開されている。例えば、特許文献１のように。
【０００５】
しかし、この開示された技術は、太陽エネルギーを海水淡水化に利用するものであり、従って、海上の浮体構造物であり、しかも、太陽エネルギーのみを用いて海水を沸騰させて多量の水蒸気の増発を促進させるものであるが、天候の悪い場合には利用できないという欠点があった。
【０００６】
また、電気温水器と結合した太陽光発電装置の技術も開示されている。例えば、特許文献２のように。
【０００７】
しかし、この開示された技術は、電気温水器に安価な夜間電力を使用し、蓄えた温水を利用して太陽光による発電を行うものであり、一家庭の電気温水器に関するものに過ぎなかった。
【０００８】
さらに、太陽光利用の蒸気発生装置及びこれを利用した熱機関並びに発電装置の技術が開示されている。例えば、特許文献３のように。
【０００９】
しかし、この開示された技術は、ＣＯ2 の排出量がない発電装置であって、小地域・一般家庭という発電量は低レベルのものにすぎなかった。
【００１０】
また、太陽熱発電ユニットとその設置方法としての技術も開示されているが、４０フィートの海上コンテナーに積載できるよう構成したものである。例えば特許文献４のように。
【００１１】
しかし、この開示された技術は、熱箱型の集熱装置の大きさは、４０フィート程度の大きさであり、これらを大量に設置すると、そのメンテナンス等にも費用がかかるものであった。
【００１２】
さらに、太陽熱発電装置の技術が開示されているが、この技術は高所から低所に亘って二本の管路を設け、一方の管路に、集中的に太陽光線を当てるよう構成されたものであり、エネルギーは、太陽熱だけ利用するものであった。例えば、特許文献５のように。
【００１３】
この開示された技術も、設置場所が自然の山地に限られ、その山の斜面を利用して設置するものであり、それ以外の場所であっても、高所から低所を形成するには、それなりのコストが発生するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−９９６２８号公報
【特許文献２】特開２００２−０３１０３５公報
【特許文献３】実用新案登録第３１５６３４４号公報
【特許文献４】特開昭５３−１３０４１号公報
【特許文献５】特開昭５８−１３５３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そのため、この発明は、原子力発電に替わる発電方法の構築を一刻も早く開発する必要があり、自然エネルギーを利用した安全な発電方法を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで、この発明は、太陽光熱と地熱とを利用した循環型発電装置と、太陽光熱と火力熱併用発電装置環型発電装置とを開発し、太陽光熱と地下熱等を合理的に利用し、双方の短所と長所を補足しあうことにより、電気エネルギー発生効率を高めようとする発電方法である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によると、原子力発電事故による放射能汚染とは無縁のエネルギーである太陽光熱と、地熱、あるいは火力熱等を併用して利用する発電方法であり、太陽光熱が利用可能な日中は、主に、太陽光のエネルギーを利用し、曇り、雨、夜間を太陽光熱以外の熱を併用することにより、まる一日中、発電が可能であり、且つ、安全なエネルギーを用いることができる等の極めて有益なる効果を奏する。
【００１８】
また、水蒸気発生施設の外壁を二重構造にすることにより、安全性が強化されると共に、外と内の壁を適宜な間隔を保って設けることにより保温性が確保でき、さらに外壁にも太陽光熱集束レンズ（３ａ）を複数個設置することにより、これら外、内の両太陽光熱集束レンズ（３）（３ａ）の重ね効果が期待できる等の効果を奏する。
【００１９】
さらに、この発明を使用することにより、従来の水力発電・風力発電に併設することにより、現在消費されている化石燃料の使用量を削減でき、さらに電力を安定供給できる等の効果を奏する。
【００２０】
さらに、この発明を使用することにより、従来の水力発電・風力発電に併設することにより、さらに電力を安定供給できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施例を示し、太陽光熱と太陽光熱以外の熱のうち、地熱を併用する発電方法の説明図である。
【図２】この発明の他の実施例を示し、太陽光熱と太陽光熱以外の熱のうち、火力熱を併用する発電方法の説明図である。
【図３】この発明に使用する水蒸気発生施設の一実施例を示し、地下構造を示す説明図である。
【図４】この発明に使用する太陽光熱集束レンズ付き水蒸気発生施設の詳細図であり、（Ａ）は、その外観図であり、（Ｂ）は、そのパイプの骨図、（Ｃ）は、その骨組状態を示す斜視図である。
【図５】この発明に使用する水蒸気発生施設内の詳細図であり、パイプに取り付けるジョウロ型噴射ノズルを示す一部欠截断面図である。
【図６】この発明に使用する水蒸気発生施設内の詳細図であり、パイプに取り付けるジョウロ型噴射ノズルを示す一部欠截平面図である。
【図７】この発明に使用する水蒸気発生施設の他の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明について詳細に説明する。尚、この発明においては、以下の記述に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲においては適宜変更可能である。
【実施例】
【００２３】
先ず、この発明の第一の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法において、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設（１）を設け、前記網状のパイプ内に、地熱を利用した温水を、あるいは、該温水を加熱した液体等の媒体（アンモニア・ペンタン等）を、微小の霧状で前記施設（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービン（６）に送り、該タービン（６）を回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２４】
次に、この発明の第二の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法において、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設（１）を設け、前記網状のパイプ内に、火力熱を利用した温水、熱変換機により循環水（媒体液）を高温にして、前記施設（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ、加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービン（６）に送り、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２５】
さらに、この発明の第三の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法において、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設（１）を設け、前記網状のパイプ内に、有機物発酵熱、製鉄所等の溶鉱炉の余熱、廃棄物焼却施設の燃焼火力熱のうち、一、または、複数の熱を利用した温水を、前記施設（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱を集束させ、媒体液又は温水を瞬時に沸騰させ、加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２６】
尚、図７に示すように、水蒸気発生施設（１）の表面部を、適宜な間隔を保って形成する二重構造の外壁とし、外側の壁にも、太陽光熱集束レンズ（３ａ）を複数個設置し、透明で堅牢な素材で形成するよう構成してもよい。
【００２７】
そして、前記第一、第二、そして第三の実施例において、それぞれ、『太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた』と記載したが、前記水蒸気発生施設（１）の近傍には、大型の反射鏡（２）も設けており、従って、太陽光熱は、水蒸気発生施設（１）の表面部の太陽光熱集束レンズ（３ａ，３）で直接か、あるいは、反射鏡（２）を利用して間接的に集束させる太陽光集束面積を水蒸気発生施設だけでなく数１０倍の反射鏡施設面積による太陽光熱の獲得方式で、媒体液又は熱温水を、前記水蒸気発生施設（１）内で沸騰させることにより蒸気エネルギーを得るものである。
【００２８】
前記反射鏡（２）は、前記水蒸気発生施設（１）を取り囲むよう設置し、該施設（１）の直径の１／２距離の外側に平行して、円形の曲面を持ち、太陽方向に対して、前傾した状態で設置する。反射板の傾斜角度と位置は、季節や時間で変化する太陽光線の移動に対応して自由に可変できるよう、傾斜軸とレールで調整するよう構成するものである。
【００２９】
次に、これら発明を実現する具体的な装置の一実施例を、図１及び図２に基づいて詳述すると、水蒸気発生施設（１）を設け、該施設（１）の床面には、砂、金属等の発熱を促す固体や粒子等の敷設部材（５）を敷設しており、該敷設部材（５）の下部には、熱変換器（10）を設けると共に、該水蒸気発生施設（１）の表面には、太陽光熱を有効に利用するため、加圧に耐える素材から構成される複数個の太陽光熱集束レンズ（３）を全体に設けたものである。
【００３０】
そして、水蒸気発生施設（１）には、タービン（６）とを、媒体液蒸気管（４）で連通しており、該タービン（６）は、蒸気を圧縮して液体に戻すための凝縮器（７）から媒体フィードポンプ（９）を介して前記熱変換器（10）に接続されている。そして、該熱変換器（10）は、地下熱温水汲み上げポンプ〔生産井（11）〕で地熱貯留層（14）から地下熱温水（12）を汲み上げる一方、排水放出ポンプ〔還元井（13）〕で、地熱貯留層（14）に向けて排出するよう構成する。
【００３１】
次に、この発明を実現する個々の具体的な装置を詳細に説明すると、先ず、水蒸気発生施設（１）は、該施設（１）本体の壁面に、図４（ａ）に示すように、集光熱に最も適する大きさと厚さに調整し、太陽光熱集束する太陽光熱集束レンズ（３）である凸レンズを嵌め込んだ外観を呈しており、これをそのまま集光熱装置として使用するものである。前記装置（１）本体の内部空間には、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、無数のノズル式穴（１ｃ）の開いた金属パイプ材（１ａ）を網状に組んだ裁頭円錐形状の構造体を幾重にも重ねて設置する。
【００３２】
前記水蒸気発生施設（１）は、図４に示すように、その一例として、密閉された裁頭円錐台型をした形状のものを示したが、この裁頭円錐台型の形状に限定されることはなく、設置場所や環境などにより、臨機応変に対応できる形状であってもよい。また、全面には太陽光熱集束のための凸レンズである太陽光熱集束レンズ（３）を隙間なく張り巡らせたものであり、該太陽光熱集束レンズ（３）の縁は、腐蝕しないステンレス等の強度ある金属パイプ材（１ａ）で、幾重にも組み立てられており、また、該太陽光熱集束レンズ（３）は、裁頭円錐台の底面近くまで同じ傾斜角度で等間隔に配置するものであり、かつ、金属パイプ材（１ａ）と金属パイプ材（１ａ）との隙間部には、網（１ｂ）を張設しており、ザルのように形成されている。
【００３３】
前記金属パイプ材（１ａ）のノズル式穴（１ｃ）から過熱された液体媒体、又は自然熱温水を、勢いよく霧状に噴霧し、前記水蒸気発生施設（１）の壁面の凸レンズ等で集束された太陽光熱とで瞬時に熱気体化するよう構成したものであり、二重の加熱方式により、より高い発電効果を得ることが可能となる。
【００３４】
また、前記熱交換器（10）の一例としては、スパイラル階層式の熱交換器であり、媒体流路を渦巻き状に外から内巻き、中から外巻きと階層を重ねることにより、所要電動面積を拡げ、優れた熱伝導率を得ることができるものである。さらに熱交換器（10）の下部（地下）には、これらは、すべて、地震対策用に形成された鉄骨構造地盤強化基礎（15）上に形成されるものである。
【００３５】
そして、その特徴は、地熱温水、または火力で加熱した媒体液または温水、さらには、地熱温水をそのままの状態で加熱蒸発するのではなく、小さなノズル式パイプの穴（１ａ）から細かい霧状で水蒸気発生施設（１）中に温水又は液体（媒体）を放出し、太陽光熱集束レンズ（３）である凸レンズ等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ、過熱蒸気（気化）の動力を得る装置である。
【００３６】
また、前記タービン（６）は、発電機から変電機を介して送電線に送られるよう構成している。該タービン（６）は、真空式・復水式のいずれでもよく、過大な振動や回転速度の異常などが発生した場合に備えて、自動的に蒸気の供給を停止させる保安装置と自動調整装置をタービンの付帯設備として設置する。
【００３７】
次に、前記媒体液フィードポンプ（９）は、媒体液または地下熱温水を循環させるものであり、前記熱変換器（10）は、地下熱温水の温度を上げる装置であり、スパイラル状の階層式熱交換器であり、媒体液、及び温水パイプ液を渦巻状に外から内巻き、中から外巻きと階層ごとに重ねることにより、所要伝導面積を拡げ、優れた熱伝導効率を得ることができるよう構成したものである。
【００３８】
また、地下熱温水（12）は、地熱貯留層が高温であり媒体ではなく、地下熱温水をそのまま使用する場合は、不純物ろ過装置を設置し、水蒸気発生施設（１）内に付着したり、パイプを詰まらせる原因となるカルシウムやマグネシウムを除去する必要がある。
【００３９】
前記水蒸気発生施設（１）、敷設部材（５）並びに、熱変換器（10）の下部には、地熱対策用の鉄骨構造地盤強化基礎（15）を設けており、該鉄骨構造地盤強化基礎（15）を設けることにより、地震等による各装置の損壊を防止するものである。
【００４０】
尚、砂、金属等発熱を促す固体や粒子等の敷設部材（５）の下部には、熱交換器（10）を設けている。該熱交換器（10）は、地下熱温水、または火力熱水を利用して媒体液蒸気（４）の温度を上げるものである。
【００４１】
また、前記鉄骨構造地盤強化基礎（15）の下部には、地熱貯流層（14）を設けている。該地熱貯流層（14）からは、温水をパイプ等で汲み上げ、熱変換器（10）に挿入し、そこに設置されたスパイラル状熱変換パイプ内を流動する温水及び媒体液（８）を加熱し、蒸気化するものである。
【００４２】
次に、この発明の第二の発明の太陽光熱と該太陽光熱以外の熱である，火力熱とを併用して利用する発電方法の具体的な装置を、図２に基づいて一実施例を詳述するが、殆どの部分においては、第一の発明と同様な構造であるが、第一の発明に用いた地熱貯留層（14）に代えて、燃料タンク（14ａ）を用いる構造としていることが特徴であり、該燃料タンクの燃料でボイラー（11）を稼働し、該ボイラー内のパイプを加熱することにより、内部の媒体液が、前記熱変換器（10）との間を循環するよう構成しており、ボイラー（11）の排煙は、排煙脱硫装置（16）、電気集塵機（17）、排煙脱硝装置（18）を、それぞれ介して煙突（19）よりパイプで大気中に放出されるよう構成されている。
また、これらの装置の近傍には、発電機能制御調整管理棟（20）を設置することにより、内部に作業人員を配備することにより迅速な対応が行えるものである。
【００４３】
また、この発明の第三の発明に利用する，有機物発酵熱の実施例としては、有機物、食品残渣（廃棄物）、食品汚泥、下水汚泥、し尿汚泥における発酵熱（６５°Ｃ〜７５°Ｃ）を利用する方法や、発酵プラント及び保管施設で高熱発酵菌を培養した熱をゴムパイプ等で熱交換（加温水６５°Ｃ〜７５°Ｃ）を利用して、水蒸気発生施設（１）内に放出し、太陽光熱と合併させ水蒸気化し、発電するものである。
【００４４】
次に、製鉄所等の溶鉱炉の余熱を利用して、前記反射鏡（２）を利用しない水蒸気発生施設（１）内に、前記余熱を放出し、水蒸気化し、発電する方法であり、さらに、製鉄所等の溶鉱炉の余熱も同様に、水蒸気発生施設（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）で集束させた太陽光熱と合併させ、水蒸気化し、該水蒸気で、その水蒸気熱と圧力を利用して蒸気タービンを回し、発電する方法である。
【００４５】
さらに、全国にあるゴミ焼却施設の燃焼火力エネルギーを利用して、反射鏡（２）を利用しない水蒸気発生施設（１）内に放出し、水蒸気化し、その水蒸気熱と圧力を利用して発電する方法であり、さらに、全国にあるゴミ焼却施設の近辺ごとに、水蒸気発生装置（１）を設け、燃焼火力エネルギーを太陽光熱発電の水蒸気発生施設（１）内に放出して、太陽光熱集束レンズ（３）で集束させた太陽光熱と合併させ、水蒸気化し、発電する方法である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明によると、太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法の技術を確立し、それに基づいて発電施設化することにより、発電施設として大量に製造・使用・販売することにより、産業上の利用可能性があるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１  水蒸気発生施設
１ａ  金属パイプ材
１ｂ  網
１ｃ  ノズル式穴
２  反射鏡
３  太陽光熱集束レンズ
３ａ  太陽光熱集束レンズ
４  媒体液蒸気管
５  砂、金属等発熱を促す固体や粒子
６  タービン
７  凝縮器
８  媒体（液体）
９  媒体液フィードポンプ
10  熱変換器
11  ボイラー
12  加熱温水
13  熱水フィードポンプ
14  地熱貯留層
14ａ燃料タンク
15  地震対策用の鉄骨構造地盤強化基礎
16  排煙脱硫装置
17  電気集塵器
18  排煙脱硝装置
19  煙突
20  発電機能制御調整管理棟
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設において、
前記網状のパイプ内に、地熱を利用した温水を、あるいは、該温水を加熱した液体又は媒体液を
ノズル式穴から微小の霧状の蒸気を前記装置内に放出し、
太陽光熱集束レンズ及び反射鏡で集束させた太陽光熱で水蒸気発生施設内に放出された微小の霧状の媒体を瞬時に沸騰させ
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項２】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設において、
前記網状のパイプ内の、火力熱を利用した温水及び媒体液を、熱変換機内に配管したパイプによりパイプ内を循環する循環水（媒体液）を高温水蒸気にして、前記施設内に放出し、
太陽光熱集束レンズで集束させた太陽光熱で前記水蒸気発生施設内に放出された温水又は高温の媒体を瞬時に沸騰させ、
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項３】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法において、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設を設け、
前記網状のパイプ内に、有機物発酵熱、製鉄所等の溶鉱炉の余熱、廃棄物焼却施設の燃焼火力熱のうち、一または、複数の熱を利用した温水を流入し、該温水を前記施設内に放出し、
太陽光熱集束レンズで集束させた太陽光熱で前記施設内に放出された温水又は高温の媒体を瞬時に沸騰させ
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項４】
水蒸気発生施設の表面部を、適宜な間隔を保って形成する二重構造の外壁とし、外側の壁にも、太陽光熱収集レンズを複数個設置し、透明で堅牢な素材で形成することを特徴とする請求項１または２または３記載の太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月15日(2013.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自然エネルギーを利用した発電方法に関するものであり、特に、原子力発電に代わる自然界のエネルギーである，太陽光熱と、地熱あるいは火力熱を併用して利用する，太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、宇宙規模で自然エネルギーが活用可能な時代となっており、現在、原子力発電は、既存の火力・水力発電に比べてコスト高となっており、しかも、今回の東日本大震災による大事故により、我が国はもとより近隣諸国を巻き添い、原子力発電の廃止論がさらに高まっている。
【０００３】
しかしながら、既存の火力・水力発電やその代替としての自然現象による太陽光・風力・地熱発電が原子力の発電能力に及ぶとは現時点では期待は持てそうにない事も事実であった。
【０００４】
そこで、これらのエネルギーと並列し、自然現象による自然エネルギーである太陽光や地熱利用や風力、水力、火力等の自然現象に依存する発電システムが考えられ、これらのものは既に、実行されている。そして、さらに、太陽光を利用した発電システムの技術は、複数件、公開されている。例えば、特許文献１のように。
【０００５】
しかし、この開示された技術は、太陽エネルギーを海水淡水化に利用するものであり、従って、海上の浮体構造物であり、しかも、太陽エネルギーのみを用いて海水を沸騰させて多量の水蒸気の増発を促進させるものであるが、天候の悪い場合には利用できないという欠点があった。
【０００６】
また、電気温水器と結合した太陽光発電装置の技術も開示されている。例えば、特許文献２のように。
【０００７】
しかし、この開示された技術は、電気温水器に安価な夜間電力を使用し、蓄えた温水を利用して太陽光による発電を行うものであり、一家庭の電気温水器に関するものに過ぎなかった。
【０００８】
さらに、太陽光利用の蒸気発生装置及びこれを利用した熱機関並びに発電装置の技術が開示されている。例えば、特許文献３のように。
【０００９】
しかし、この開示された技術は、ＣＯ2 の排出量がない発電装置であって、小地域・一般家庭という発電量は低レベルのものにすぎなかった。
【００１０】
また、太陽熱発電ユニットとその設置方法としての技術も開示されているが、４０フィートの海上コンテナーに積載できるよう構成したものである。例えば特許文献４のように。
【００１１】
しかし、この開示された技術は、熱箱型の集熱装置の大きさは、４０フィート程度の大きさであり、これらを大量に設置すると、そのメンテナンス等にも費用がかかるものであった。
【００１２】
さらに、太陽熱発電装置の技術が開示されているが、この技術は高所から低所に亘って二本の管路を設け、一方の管路に、集中的に太陽光線を当てるよう構成されたものであり、エネルギーは、太陽熱だけ利用するものであった。例えば、特許文献５のように。
【００１３】
この開示された技術も、設置場所が自然の山地に限られ、その山の斜面を利用して設置するものであり、それ以外の場所であっても、高所から低所を形成するには、それなりのコストが発生するものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−９９６２８号公報
【特許文献２】特開２００２−０３１０３５公報
【特許文献３】実用新案登録第３１５６３４４号公報
【特許文献４】特開昭５３−１３０４１号公報
【特許文献５】特開昭５８−１３５３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そのため、この発明は、原子力発電に替わる発電方法の構築を一刻も早く開発する必要があり、自然エネルギーを利用した安全でより合理的で強力な、原子力発電に替わる発電方法を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで、この発明は、太陽光熱と地熱とを利用した循環型発電装置と、太陽光熱と火力熱併用循環型発電装置とを開発し、太陽光熱と地下熱等を合理的に利用し、双方の短所と長所を補足しあうことにより、各発電方式の電気エネルギー発生効率を高めようとする発電方法である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によると、原子力発電事故による放射能汚染とは無縁のエネルギーである太陽光熱と、地熱、あるいは火力熱等を併用して利用する発電方法であり、太陽光熱が利用可能な日中は、主に、太陽光のエネルギーを利用し、曇り、雨、夜間を太陽光熱以外の熱を併用することにより、まる一日中、発電が可能であり、且つ、安全なエネルギーを用いることができる等の極めて有益なる効果を奏する。
【００１８】
また、水蒸気発生施設の外壁を二重構造にすることにより、安全性が強化されると共に、外と内の壁を適宜な間隔を保って設けることにより保温性が確保でき、さらに外壁にも太陽光熱集束レンズ（３ａ）を複数個設置することにより、これら外、内の両太陽光熱集束レンズ（３）（３ａ）の重ね効果が期待できる等の効果を奏する。
【００１９】
さらに、この発明を使用し、従来の火力発電と併設することにより、現在消費されている化石燃料の使用量を削減でき、さらに電力を安定供給できる等の効果を奏する。
【００２０】
さらに、この発明を使用し、従来の水力発電と併設することにより、より安定的に多量の電力を供給できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施例を示し、太陽光熱と太陽光熱以外の熱のうち、地熱を併用する発電方法の説明図である。
【図２】この発明の他の実施例を示し、太陽光熱と太陽光熱以外の熱のうち、火力熱を併用する発電方法の説明図である。
【図３】この発明に使用する水蒸気発生施設の一実施例を示し、地下構造を示す説明図である。
【図４】この発明に使用する太陽光熱集束レンズ付き水蒸気発生施設の詳細図であり、（Ａ）は、その外観図であり、（Ｂ）は、そのパイプの骨図、（Ｃ）は、その骨組状態を示す斜視図である。
【図５】この発明に使用する水蒸気発生施設内の詳細図であり、パイプに取り付けるジョウロ型噴射ノズルを示す一部欠截断面図である。
【図６】この発明に使用する水蒸気発生施設内の詳細図であり、パイプに取り付けるジョウロ型噴射ノズルを示す一部欠截平面図である。
【図７】この発明に使用する水蒸気発生施設の他の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明について詳細に説明する。尚、この発明においては、以下の記述に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲においては適宜変更可能である。
【実施例】
【００２３】
先ず、この発明の第一の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法において、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設（１）を設け、前記網状のパイプ内に、地熱を利用した温水を、あるいは、該温水を加熱した液体等の媒体（アンモニア・ペンタン等）を、微小の霧状で前記施設（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービン（６）に送り、該タービン（６）を回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２４】
次に、この発明の第二の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法において、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設（１）を設け、前記網状のパイプ内に、火力熱を利用した温水、熱変換機により循環水（媒体液）を高温にして、前記施設（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ、加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービン（６）に送り、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２５】
さらに、この発明の第三の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法において、表面部に、太陽光熱集束レンズ（３）を複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設（１）を設け、前記網状のパイプ内に、有機物発酵熱、製鉄所等の溶鉱炉の余熱、廃棄物焼却施設の燃焼火力熱のうち、一、または、複数の熱を利用した温水を、前記施設（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた太陽光熱を集束させ、媒体液又は温水を瞬時に沸騰させ、加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２６】
尚、図７に示すように、水蒸気発生施設（１）の表面部を、適宜な間隔を保って形成する二重構造の外壁とし、外側の壁にも、太陽光熱集束レンズ（３ａ）を複数個設置し、透明で堅牢な素材で形成するよう構成してもよい。
【００２７】
そして、前記第一、第二、そして第三の実施例において、それぞれ、『太陽光熱集束レンズ（３）等で集束させた』と記載したが、前記水蒸気発生施設（１）の近傍には、大型の反射鏡（２）も設けており、従って、太陽光熱は、水蒸気発生施設（１）の表面部の太陽光熱集束レンズ（３ａ，３）で直接か、あるいは、反射鏡（２）を利用して間接的に集束させる太陽光集束面積を水蒸気発生施設（１）の１００倍以上の反射鏡施設面積による太陽光熱の集束方式で、媒体液又は熱温水を、前記水蒸気発生施設（１）内で沸騰させることにより蒸気エネルギーを得るものである。
【００２８】
前記反射鏡（２）は、前記水蒸気発生施設（１）を取り囲むよう設置し、該施設（１）の直径の１０倍以上距離の外側に平行して、円形の曲面を持ち、太陽方向に対して、前傾した状態で設置する。反射板の傾斜角度と位置は、季節や時間で変化する太陽光線の移動に対応して自由に可変できるよう、傾斜軸とレールで調整するよう構成するものである。  
【００２９】
次に、これら発明を実現する具体的な装置の一実施例を、図１及び図２に基づいて詳述すると、水蒸気発生施設（１）を設け、該施設（１）の床面には、砂、金属等の発熱を促す固体や粒子等の敷設部材（５）を敷設しており、該敷設部材（５）の下部には、熱変換器（10）を設けると共に、該水蒸気発生施設（１）の表面には、太陽光熱を有効に利用するため、加圧に耐える素材から構成される複数個の太陽光熱集束レンズ（３）を全体に設けたものである。
【００３０】
そして、水蒸気発生施設（１）には、タービン（６）とを、媒体液蒸気管（４）で連通しており、該タービン（６）は、蒸気を圧縮して液体に戻すための凝縮器（７）から媒体フィードポンプ（９）を介して前記熱変換器（10）に接続されている。そして、該熱変換器（10）は、地下熱温水汲み上げポンプ〔生産井（11）〕で地熱貯留層（14）から地下熱温水（12）を汲み上げる一方、排水放出ポンプ〔還元井（13）〕で、地熱貯留層（14）に向けて排出するよう構成する。
【００３１】
次に、この発明を実現する個々の具体的な装置を詳細に説明すると、先ず、水蒸気発生施設（１）は、該施設（１）本体の壁面に、図４（ａ）に示すように、集光熱に最も適する大きさと厚さに調整し、太陽光熱集束する太陽光熱集束レンズ（３）である凸レンズを嵌め込んだ外観を呈しており、これをそのまま集光熱装置として使用するものである。前記装置（１）本体の内部空間には、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、無数のノズル式穴（１ｃ）の開いた金属パイプ材（１ａ）を網状に組んだ裁頭円錐形状の構造体を幾重にも重ねて設置する。
【００３２】
前記水蒸気発生施設（１）は、図４に示すように、その一例として、密閉された裁頭円錐台型をした形状のものを示したが、この裁頭円錐台型の形状に限定されることはなく、設置場所や環境などにより、臨機応変に対応できる形状であってもよい。また、全面には太陽光熱集束のための凸レンズである太陽光熱集束レンズ（３）を隙間なく張り巡らせたものであり、該太陽光熱集束レンズ（３）の縁は、腐蝕しないステンレス等の強度ある金属パイプ材（１ａ）で、幾重にも組み立てられており、また、該太陽光熱集束レンズ（３）は、裁頭円錐台の底面近くまで同じ傾斜角度で等間隔に配置するものであり、かつ、金属パイプ材（１ａ）と金属パイプ材（１ａ）との隙間部には、網（１ｂ）を張設しており、ザルのように形成されている。
【００３３】
前記金属パイプ材（１ａ）のノズル式穴（１ｃ）から過熱された液体媒体、又は自然熱温水を、勢いよく霧状に噴霧し、前記水蒸気発生施設（１）の壁面の凸レンズ等で集束された太陽光熱とで瞬時に熱気体化するよう構成したものであり、二重の加熱方式により、より高い発電効果を得ることが可能となる。
【００３４】
また、前記熱交換器（10）の一例としては、スパイラル階層式の熱交換器であり、媒体流路を渦巻き状に外から内巻き、中から外巻きと階層を重ねることにより、所要伝導面積を拡げ、優れた熱伝導率を得ることができるものである。さらに熱交換器（10）の下部（地下）には、これらは、すべて、地震対策用に形成された鉄骨構造地盤強化基礎（15）上に形成されるものである。
【００３５】
そして、その特徴は、地熱温水、または火力で加熱した媒体液または温水、さらには、地熱温水をそのままの状態で加熱蒸発するのではなく、小さなノズル式パイプの穴（１ａ）から細かい霧状で水蒸気発生施設（１）中に温水又は液体（媒体）を放出し、太陽光熱集束レンズ（３）である凸レンズ等で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させ、過熱蒸気（気化）の動力を得る装置である。
【００３６】
また、前記タービン（６）は、発電機から変電機を介して送電線に送られるよう構成している。該タービン（６）は、真空式・復水式のいずれでもよく、過大な振動や回転速度の異常などが発生した場合に備えて、自動的に蒸気の供給を制御や停止させる保安装置と自動調整装置をタービンの付帯設備として設置する。
【００３７】
次に、前記媒体液フィードポンプ（９）は、媒体液または地下熱温水を循環させるものであり、前記熱変換器（10）は、地下熱温水の温度を上げる装置であり、スパイラル状の階層式熱交換器であり、媒体液、及び温水パイプ液を渦巻状に外から内巻き、中から外巻きと階層ごとに重ねることにより、所要伝導面積を拡げ、優れた熱伝導効率を得ることができるよう構成したものである。
【００３８】
また、地下熱温水（12）は、地熱貯留層が高温であり媒体ではなく、地下熱温水をそのまま使用する場合は、不純物ろ過装置を設置し、水蒸気発生施設（１）内に付着したり、パイプを詰まらせる原因となるカルシウムやマグネシウムを除去する必要がある。
【００３９】
前記水蒸気発生施設（１）、敷設部材（５）並びに、熱変換器（10）の下部には、地熱対策用の鉄骨構造地盤強化基礎（15）を設けており、該鉄骨構造地盤強化基礎（15）を設けることにより、地震等による各装置の損壊を防止するものである。
【００４０】
尚、砂、金属等発熱を促す固体や粒子等の敷設部材（５）の下部には、熱交換器（10）を設けている。該熱交換器（10）は、地下熱温水、または火力熱水を利用して媒体液蒸気（４）の温度を上げるものである。
【００４１】
また、前記鉄骨構造地盤強化基礎（15）の下部には、地熱貯流層（14）を設けている。該地熱貯流層（14）からは、温水をパイプ等で汲み上げ、熱変換器（10）に挿入し、そこに設置されたスパイラル状熱変換パイプ内を流動する温水及び媒体液（８）を加熱し、蒸気化するものである。
【００４２】
次に、この発明の第二の発明の太陽光熱と該太陽光熱以外の熱である，火力熱とを併用して利用する発電方法の具体的な装置を、図２に基づいて一実施例を詳述するが、殆どの部分においては、第一の発明と同様な構造であるが、第一の発明に用いた地熱貯留層（14）に代えて、燃料タンク（14ａ）を用いる構造としていることが特徴であり、該燃料タンクの燃料でボイラー（11）を稼働し、該ボイラー内のパイプを加熱することにより、内部の媒体液が、前記熱変換器（10）との間を循環するよう構成しており、ボイラー（11）の排煙は、排煙脱硫装置（16）、電気集塵機（17）、排煙脱硝装置（18）を、それぞれ介して煙突（19）よりパイプで大気中に放出されるよう構成されている。
また、これらの装置の近傍には、発電機能制御調整管理棟（20）を設置することにより、内部に作業人員を配備することにより迅速な対応が行えるものである。
【００４３】
また、この発明の第三の発明に利用する，有機物発酵熱の実施例としては、有機物、食品残渣（廃棄物）、食品汚泥、下水汚泥、し尿汚泥における発酵熱（６５°Ｃ〜７５°Ｃ）を利用する方法や、発酵プラント及び保管施設で高熱発酵菌を培養した熱をゴムパイプ等で熱交換（加温水６５°Ｃ〜７５°Ｃ）を利用して、水蒸気発生施設（１）内に放出し、太陽光熱と合併させ水蒸気化し、発電するものである。
【００４４】
次に、製鉄所等の溶鉱炉の余熱を利用して、前記反射鏡（２）を利用しない水蒸気発生施設（１）内に、前記余熱を放出し、水蒸気化し、発電する方法であり、さらに、製鉄所等の溶鉱炉の余熱も同様に、水蒸気発生施設（１）内に放出し、太陽光熱集束レンズ（３）で集束させた太陽光熱と合併させ、水蒸気化し、該水蒸気で、その水蒸気熱と圧力を利用して蒸気タービンを回し、発電する方法である。
【００４５】
さらに、全国にあるゴミ焼却施設の燃焼火力エネルギーを利用して、反射鏡（２）を利用しない水蒸気発生施設（１）内に放出し、水蒸気化し、その水蒸気熱と圧力を利用して発電する方法であり、さらに、全国にあるゴミ焼却施設の近辺ごとに、水蒸気発生装置（１）を設け、燃焼火力エネルギーを太陽光熱発電の水蒸気発生施設（１）内に放出して、太陽光熱集束レンズ（３）で集束させた太陽光熱と合併させ、水蒸気化し、発電する方法である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明によると、太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法の技術を確立し、それに基づいて発電施設化することにより、発電施設として大量に製造・使用・販売することにより、産業上の利用可能性があるものである。
【符号の説明】
【００４７】
１  水蒸気発生施設
１ａ  金属パイプ材
１ｂ  網
１ｃ  ノズル式穴
２    反射鏡
３  太陽光熱集束レンズ
３ａ  太陽光熱集束レンズ
４  媒体液蒸気管
５  砂、金属等発熱を促す固体や粒子
６  タービン
７  凝縮器
８  媒体（液体）
９  媒体液フィードポンプ
10  熱変換器
11  ボイラー
12  加熱温水
13  熱水フィードポンプ
14  地熱貯留層
14ａ燃料タンク
15  地震対策用の鉄骨構造地盤強化基礎
16  排煙脱硫装置
17  電気集塵器
18  排煙脱硝装置
19  煙突
20  発電機能制御調整管理棟
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設において、
前記網状のパイプ内に、地熱を利用した温水を、あるいは、該温水を加熱した液体又は媒体液を
ノズル式穴から微小の霧状の蒸気を前記装置内に放出し、
太陽光熱集束レンズ及び反射鏡で集束させた太陽光熱で水蒸気発生施設内に放出された微小の霧状の媒体を瞬時に沸騰させ
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項２】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法であって、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設において、
前記網状のパイプ内の、火力熱を利用した温水及び媒体液を、熱変換機内に配管したパイプによりパイプ内を循環する循環水（媒体液）を高温水蒸気にして、前記施設内に放出し、
太陽光熱集束レンズで集束させた太陽光熱で前記水蒸気発生施設内に放出された温水又は高温の媒体を瞬時に沸騰させ、
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項３】
太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して利用する発電方法において、
表面部に、太陽光熱集束レンズを複数個設置し、内部には、網状のパイプを複数層にわたって配設された水蒸気発生施設を設け、
前記網状のパイプ内に、有機物発酵熱、製鉄所等の溶鉱炉の余熱、廃棄物焼却施設の燃焼火力熱のうち、一または、複数の熱を利用した温水を流入し、該温水を前記施設内に放出し、
太陽光熱集束レンズで集束させた太陽光熱で前記施設内に放出された温水又は高温の媒体を瞬時に沸騰させ
加熱蒸気の動力を得て、該加熱蒸気を蒸気タービンに送り、
該タービンを回すことにより発電することを特徴とする
太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【請求項４】
水蒸気発生施設の表面部を、適宜な間隔を保って形成する二重構造の外壁とし、外側の壁にも、太陽光熱収集レンズを複数個設置し、透明で堅牢な素材で形成することを特徴とする請求項１または２または３記載の太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月5日(2013.4.5)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下熱温水を使用する発電方式であり、地熱貯留層（マグマ層も含む）から、地下熱温水汲上ポンプ〔生産井〕を利用して、熱変換器に供給し、該熱変換器内に配備された、温熱水及び媒体液循環パイプ内を循環する、温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）を、該地下熱温水で間接熱伝導させ、該温熱水及び媒体液を水蒸気発生施設に循環供給し、該水蒸気発生施設内に複数層に重ねて配備された網状パイプに供給し、該網状パイプに形成された複数のノズル式穴から微小の霧状の水滴として水蒸気発生施設内に放出し、該微小の水滴を、太陽光熱集束レンズ及び反射鏡で集束させた太陽光熱で、瞬時に沸騰させることにより、過熱水蒸気を得、該過熱水蒸気を蒸気タービンに送り、その蒸気圧を利用し、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする、太陽光熱と太陽光熱以外の熱（地下熱温水）を併用する発電方法。
【請求項２】
ボイラー等の設置による、火力熱を使用して高温化させた温熱水を熱変換器に供給し、その中に配備された、温熱水及び媒体液循環パイプ内を循環する、温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）を間接熱伝導させ、該温熱水及び媒体液を水蒸気発生施設に循環供給し、該水蒸気発生施設内に複数層に重ねて配備された網状パイプに供給し、該網状パイプに形成された複数のノズル式穴から微小の霧状の水滴として水蒸気発生施設内に放出し、該微小の水滴を、太陽光熱集束レンズ及び反射鏡で集束させた太陽光熱で、瞬時に沸騰させることにより、過熱水蒸気を得、該過熱水蒸気を蒸気タービンに送り、その蒸気圧を利用し、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする、太陽光熱と太陽光熱以外の熱（火力熱）を併用する発電方法。
【請求項３】
有機物発酵熱、製鉄所等の溶鉱炉の火力熱及び余熱、廃棄物焼却施設の燃焼火力熱のうち、一または複数の施設を使用し、その火力温熱水、又は有機物発酵熱を、熱変換器に循環供給し、その加熱温水で、熱変換器に配備された、温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）を間接熱伝導させ、該温熱水及び媒体液を水蒸気発生施設に循環供給し、該水蒸気発生施設内に複数層に重ねて配備された網状パイプに供給し、該網状パイプに形成された複数のノズル式穴から微小の霧状の水滴として水蒸気発生施設内に放出し、該微小の水滴を、太陽光熱集束レンズ及び反射鏡で集束させた太陽光熱で、瞬時に沸騰させることにより、過熱水蒸気を得、該過熱水蒸気を蒸気タービンに送り、その蒸気圧を利用し、該タービンを回すことにより発電することを特徴とする、太陽光熱と太陽光熱以外の熱（有機物発酵熱・製鉄所等の溶鉱炉の火力熱及び余熱・産業廃棄物焼却施設の燃焼火力熱等）を併用する発電方法。
（これらの発電方式では、反射鏡の設置はケースバイケースで、省略も可能である。）
【請求項４】
水蒸気発生施設の表面部は、適宜な間隔を保って形成する二重構造の壁面とし、二重構造の内側の壁面のみならず外側の壁面にも、太陽光熱集束凸レンズを複数個設置するとともに、内、外とも腐蝕しないステンレス等の強度ある金属製の素材で形成し、
凸レンズを固定することを特徴とする、請求項１または２または３記載の太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自然エネルギーを利用した発電方法に関するものであり、特に、原子力発電に代わる自然エネルギーである、太陽光熱と、地下熱あるいは火力熱等を併用して利用する、太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、宇宙規模で自然エネルギーが活用可能な時代となっており、現在、原子力発電は、既存の火力・水力発電等に比べて結果的にコスト高となっており、しかも、今回の東日本大震災による大事故により、我が国はもとより世界各国で、原子力発電の廃止論が高まっている。
【０００３】
しかしながら、既存の火力・水力発電や自然エネルギーである太陽光・風力・地下熱発電方式が単独で原子力発電方式に及ぶとは現時点では期待は持てそうにない事も事実であった。
【０００４】
そこで、これら自然エネルギーである太陽光熱や、地下熱、風力、水力、火力熱等、のエネルギーを総合利用した発電システムが考えられるが、これらのものは既に一部は実行されている。そして、太陽光を利用した発電システムの技術は、複数件、公開されている。例えば、特許文献１のように。
【０００５】
しかし、この開示された技術は、太陽光エネルギーを海水淡水化に利用するものであり、従って、海上の浮体構造物であり、しかも、太陽光エネルギーのみを用いて海水を沸騰させて大量の水蒸気の増発を促進させるものであるが、天候の悪い場合には利用できないという欠点があった。
【０００６】
また、電気温水器と結合した太陽光発電装置の技術も開示されている。例えば、特許文献２のように。
【０００７】
しかし、この開示された技術は、電気温水器に安価な夜間電力を使用し、蓄えた温水を利用して太陽光による発電を行うものであり、一家庭の電気温水器に関するものに過ぎなかった。
【０００８】
さらに、太陽光利用の蒸気発生装置及びこれを利用した熱機関ならびに発電装置の技術が開示されている。例えば、特許文献３のように。
【０００９】
しかし、この開示された技術は、CO2の排出量がない発電装置であって、小地域・一般家庭という発電量は低レベルのものにすぎなかった。
【００１０】
また、太陽熱発電ユニットとその設置方法としての技術も開示されているが、４０フィートの海上コンテナーに積載できるよう構成したものである。例えば特許文献４のように。
【００１１】
しかし、これらの現在開示された技術は、熱箱型の集熱装置の大きさも、４０フィート程度の大きさであり、これらを大量に設置すると、そのメンテナンス等にも費用がかかるものであったし、これらを多数設置しても、原子力発電に及ぶことは不可能であると考えられる。
【００１２】
さらに、太陽熱発電装置の技術が開示されているが、この技術は高所から低所に亘って二本の管路を設け、一方の管路に、集中的に太陽光線を当てるよう構成されたものであり、エネルギーは、太陽熱だけ利用するものであった。例えば、特許文献５のように。
【００１３】
この開示された技術も、設置場所が自然の山地に限られ、その山の斜面を利用して設置するものであり、それ以外の場所であっても、高所から低所を形成するには、それなりのコストが発生するものであったし、太陽光熱に限定された施設による発電方式であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開2010-99628号公報
【特許文献２】特開2002-031035公報
【特許文献３】実用新案登録第3156344号公報
【特許文献４】特開昭53-13041号公報
【特許文献５】特開昭58-135380号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そのため、この発明は、原子力発電に替わる発電方法の構築を目的とし、自然エネルギーを利用した安全でより合理的で強力な、原子力発電に替わる発電方法を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
そこで、この発明は、太陽光熱と地下熱温水（12a）、及び火力熱による加熱温水（12b）等を併用した発電施設であり、温熱水(自然水)及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）利用して蒸気熱を得るための循環型発電であり、その方法は、温熱水及び媒体液循環パイプ（4）内を、太陽光熱と地下熱温水（12a）、及び火力熱による加熱温水（12b）等を併用し加熱化した温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を循環発電装置（温熱水及び媒体液循環パイプ（41）・温熱水及び媒体液蒸気管（42）等に循環させ、太陽光熱と地下熱・火力熱・温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を合理的に利用し、それぞれの発電能力の短所と長所を補足しあうことにより、各発電施設の電気エネルギー発生効率を高める事を特徴とする発電方法である。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によると、原子力発電事故による放射能汚染とは無縁のエネルギーである太陽光熱と、地下熱温水（12a）、あるいは火力熱等を併用して使用する発電方法であり、太陽光熱が利用可能な日中は、主に、太陽光のエネルギーを利用し、曇り、雨、夜間を太陽光熱以外の熱を併用することにより、まる一日中、発電が可能であり、且つ、安全なエネルギーを用いることができる等の極めて有益なる効果を奏することを特徴とする。
【００１８】
また、水蒸気発生施設の外壁を二重構造にすることにより、安全性が強化されると共に、外と内の壁を適宜な間隔を保って設けることにより保温性が確保でき、さらに外壁にも太陽光熱集束レンズ（3a）を複数個設置することにより、これら外、内の二重太陽光熱集束レンズ（3）（3a）の重ね効果が期待できる等の特徴を有する。
【００１９】
さらに、この発明方式を使用し、従来の火力発電と併設することにより、現在消費されている化石燃料の使用量を削減でき、CO2の削減にも効果があり、また、経済的にも有効であり、さらに電力を安定供給できる等の効果を奏することを特徴とする。
【００２０】
さらに、この発明方式を使用し、従来の水力発電と併設することにより、水力発電単独より安定的に多量の電力を供給できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の一実施例を示し、太陽光熱と太陽光熱以外の熱のうち、地下熱温水を併用する発電方法の説明図である。
【図２】この発明の他の実施例を示し、太陽光熱と太陽光熱以外の熱のうち、火力熱温水を併用する発電方法の説明図である。
【図３】この発明に使用する水蒸気発生施設の一実施例を示し、地下構造を示す説明図である。
【図４】この発明に使用する太陽光熱集束レンズ付き水蒸気発生施設の詳細図であり、（Ａ）は、その外観図であり、（Ｂ）は、そのパイプの骨図、（Ｃ）は、その骨組状態を示す斜視図である。
【図５】この発明に使用する水蒸気発生施設内の詳細図であり、パイプに取り付けるジョウロ型噴射ノズルを示す一部欠截裁断図である。
【図６】この発明に使用する水蒸気発生施設内の詳細図であり、パイプに取り付けるジョウロ型噴射ノズルを示す一部欠截裁断図である。
【図７】この発明に使用する水蒸気発生施設内の他の実施例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、この発明について詳細に説明する。尚、この発明においては、以下の記述に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲においては適宜変更可能である。
【実施例】
【００２３】
先ず、この発明の第一の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱とを併用して使用する発電方法において、表面部に、太陽光熱集束レンズ（3）を複数個設置し、内部には、網状パイプ（1b）を複数層にわたって配設された水蒸気発生施設（1）を設け、地下熱温水（12a）を使った熱変換器（10）内で加熱した、温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を、前記網状パイプ（1b）に供給し、該網状パイプ（1b）に形成された複数のノズル式穴から微小の霧状の水滴として水蒸気発生施設（1）内に放出し、これを太陽光熱集束レンズ（3）及び反射鏡（2）で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させることによって過熱蒸気を得、該過熱蒸気を蒸気タービン（6）に送り、該タービン（6）を回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２４】
次に、この発明の第二の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と該太陽光熱以外の熱とを併用して使用する発電方法において、火力熱を利用した加熱温水（12b）を熱変換器（10）の温熱水及び媒体液循環パイプ（41）に循環させた温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を、水蒸気発生施設（1）内に設置された網状パイプ（1b）に供給し、該網状パイプ（1b）に形成された複数のノズル式穴から微小の霧状の水滴として水蒸気発生施設（1）内に放出し、これを太陽光熱集束レンズ（3）及び反射鏡（2）で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させることによって過熱蒸気を得、該過熱蒸気を蒸気タービン（6）に送り、該タービン（6）を回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２５】
さらに、この発明の第三の実施例を図面に基づいて説明すると、太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱を併用して使用する発電方法において、有機物発酵熱、製鉄所等の溶鉱炉の火力及び余熱、廃棄物焼却施設の燃焼火力熱のうち、一、または、複数の熱を利用した加熱温水（12b）を熱変換器（10）に循環させ、温熱水及び媒体液循環パイプ（4-1）に循環させた温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を間接加熱し、水蒸気発生施設（1）内に設置された網状パイプ（1b）に供給し、該網状パイプ（1b）に形成された複数のノズル式穴から微小の霧状の水滴として水蒸気発生施設（1）内に放出し、これを太陽光熱集束レンズ（3）及び反射鏡（2）で集束させた太陽光熱で瞬時に沸騰させることによって過熱蒸気を得、該過熱蒸気を蒸気タービン（6）に送り、該タービン（6）を回すことにより発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法から構成される。
【００２６】
尚、この発明を第四の実施例の図面に基づいて説明すると、図７に示す通り、水蒸気発生施設（１）の壁面を、適宜な間隔を保って形成する二重の構造とし、この二重構造の内側の壁面、外側の壁面、共に太陽光熱集束レンズ（３a）を複数個設置した、腐食しないステンレス等の強度のある金属からなる集合レンズ枠で形成するものである。
【００２７】
そして、前記第一、第二、第三そして第四の実施例において、前記水蒸気発生施設（１）の近傍には、大型の反射鏡（２）を設置することにより、太陽光熱は、水蒸気発生施設（１）の表面部の太陽光熱集束レンズ（３a、３）で直接集束し、さらに反射鏡（２）を使用して間接的に太陽光熱を集束させて、太陽光熱集束面積を水蒸気発生施設（1）の100倍以上の施設面積を有する事を標準面積とする太陽光熱の集束方法であり、温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を、前記水蒸気発生装置（1）に霧状の水滴として放出し、瞬時に過熱水蒸気化させ、蒸気化エネルギーを得ることを特徴とする大型太陽光熱集束構造物である。
【００２８】
前記反射鏡（2）は、前記水蒸気発生施設（1）を取り囲むように設置し、該施設（1）の直径の10倍の距離の外側に平行して、円形の曲面を持ち、太陽方向に対して、前傾した状態で設置し、反射鏡（2）の傾斜角度と位置は、季節や時間で変化する太陽光線の移動に対応して自由に可変できるよう、傾斜軸とレールで調整するよう構成し、反射鏡（2）の高さは該反射鏡（2）の円周の直径の１／２を設置標準とし、常時、東西南北からの太陽光熱を集束することを特徴とする太陽光熱集束構造物である。
【００２９】
次に、これらの発明を実現する具体的な装置の一実施例を、図１及び図２に基づいて詳述すると、水蒸気発生施設（1）を設け、該施設（1）の床面には、砂、金属等の発熱を促す固体や粒子等の敷設部材（5）を敷設しており、該敷設部材（5）の下部には、熱変換器（10）を設けると共に、該水蒸気発生施設（1）の表面には、太陽光熱を有効に利用するため、加圧に耐えるように、全体に配した複数個の太陽光熱集束レンズ（3）を強固なステンレス等の金属からなる集合レンズ枠で固定し、裁頭円錐形状の構造体を構成する。
【００３０】
そして、水蒸気発生施設（1）には、発電用タービン（6）まで、温熱水及び媒体液蒸気管（4-2）で連通しており、使用された蒸気熱圧は、該タービン（6）以後は、蒸気を圧縮して液体に戻すための凝縮器（7）から温熱水及び媒体液フィードポンプ（9）を介して前記熱変換器（10）に再度間接加熱するために連通させ、温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を温熱水及び媒体液循環パイプ（4）に循環させ、送られた該熱変換器（10）には、地下熱温水（12a）を地下熱温水汲上ポンプ〔生産井（11a）〕で地熱貯留層（14a）から汲み上げる一方、排水放出ポンプ〔還元井（13a）〕で地熱貯留層に向けて排出（循環）させることで、地下熱温水（12a）を温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）の間接熱伝導体として、常に高温を保ちながら使用するように構成することを特徴とする発電方式である。
【００３１】
次に、この発明を実現する個々の具体的な装置を詳細に説明すると、先ず、水蒸気発生施設（1）は、該施設（1）の壁面は、図4（a）に示すように、集束太陽光熱に最も適する大きさと厚さに調整した太陽光熱を集束する太陽光熱集束レンズ（3）である凸レンズを嵌め込んだ外観を呈しており、これをそのまま集光熱装置として使用するものであり、前記施設（1）本体の内部空間には、図4（b）、（c）に示すように、無数のノズル式穴（1c）の開いた金属パイプ材（1a）と網状パイプ（1b）の裁頭円錐形状の構造体を幾重にも重ねて設置することを特徴とする装置である。
【００３２】
前記水蒸気発生施設（1）は、図4に示すように、その一例として、密閉された裁頭円錐台形をした形状のものを示したが、この裁頭円錐台形の形状に限定されることはなく、設置場所や環境などにより、臨機応変に対応できる形状であってもよい。また、全面には太陽光熱集束のための凸レンズである太陽光熱集束レンズ（3）を隙間なく張り巡らせたものであり、該太陽光熱集束レンズ（3）をはめ込んだ壁面は、腐蝕しないステンレス等の強度ある金属で組み立てられており、また、該太陽光熱集束レンズ（3）は、裁頭円錐台の底面近くまで同じ傾斜角度で等間隔に配置し、水蒸気発生施設（1）内の金属パイプ材（1a）と、金属パイプ材（1a）との隙間部には、網状パイプ（1b）を張設しており、ザルのように形成されていることを特徴とし、構築するものである。
【００３３】
前記金属パイプ材（1a）はノズル式穴（１c）から加熱された温熱水及び媒体液（8）を、勢いよく霧状に噴霧し、その水滴を、前記水蒸気発生施設（1）の壁面の凸レンズ、及び反射鏡（2）で集束された太陽光熱で瞬時に蒸気化するよう構成したものであり、二重の凸レンズ壁面の加熱方式により、より高い発電効果を得ることを特徴とする装置である。
【００３４】
また、前記熱変換器（10）の一例としては、内部はスパイラル階層式の熱交換器であり、温熱水及び媒体液循環パイプ（41）を渦巻き状に外から内巻き、中から外巻きと階層を重ねることにより、所要伝導面積を広げ、優れた熱伝導率を得ることができるものであり、さらに熱変換器（10）の下部（地下）には、地震対策用に形成された鉄骨構造地盤強化基礎（15）が構築される事を特徴とする施設である。
【００３５】
そして前記熱変換器（10）のさらなる特徴は、地下熱温水（12a）、又は火力熱を使用して加熱した加熱温水（12b）を、該熱変換器（10）に常時満杯に配備することで、その中に配備された温熱水及び媒体液循環パイプ（41）内を流動する温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を一次加熱する施設であり、順次、二次加熱施設である水蒸気発生施設（1）に循環させることにより、その内部に構築された金属パイプ材（1a）に配備された小さなノズル式パイプの穴から、細かい霧状の水滴として放出し、太陽光熱集束レンズ（3）及び反射鏡（2）で大量に集束させた太陽光熱で、その細かい霧状の水滴を二次加熱し、瞬時に沸騰させ、過熱蒸気化し、該加熱蒸気を蒸気タービン（6）に送り、該タービン（6）を回すことにより発電力を得る該発電方式の基盤となる施設である。
【００３６】
また、前記タービン（6）は、発電機を回転し発電した電力を変電機を介して送電線に送られるよう構成されているが、該タービン（6）は、真空式・復水式のいずれかを使用する事とし、過大な振動や回転速度の異常などが発生した場合に備えて、自動的に蒸気の供給を制御や停止させる保安装置と自動調節装置をタービン（6）の付帯設備として設置する。
【００３７】
次に、前記温熱水及び媒体液フィードポンプ（9）は、タービン（6）を回転させて発電した後の温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を熱変換器（10）に循環させるものであり、前記熱変換器（10）は、地下熱温水（12a）や、火力熱等を利用し加熱した加熱温水（12b）で、温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）の温度を間接上昇する装置であり、形状はスパイラル状の階層式熱交換器であり、温熱水及び媒体液循環パイプ（4-1）を渦巻状に外から内巻き、中から外巻きと階層ごとに重ねることにより、所要伝導面積を広げ、優れた熱伝導効率を得ることができるように構成したものであることを特徴とする施設である。
【００３８】
また、地熱貯留層（14a）からの地下熱温水（12a）が高温な蒸気の場合は、温熱水及び媒体液（8）ではなく、〔地下熱高温蒸気〕をそのまま使用することも可能であり、その場合は、蒸気の不純物ろ過装置を設置し、水蒸気発生施設（1）内に付着したり、パイプを詰まらせる原因となるカルシウムやマグネシウムやイオウ等を除去する必要がある。施設的には単純で、最も合理的であるが、100％蒸気化した地下熱蒸気を得る事はまれであり、完全な蒸気力を得るために、水蒸気発生施設（1）又は、火力熱発生施設（ボイラー等）を併設する方式が望ましい。
【００３９】
前記水蒸気発生施設（1）、敷設部材（5）ならびに、熱変換器（10）の下部には、地下熱対策用の鉄骨構造地盤強化基礎（15）を設けているが、該鉄骨構造地盤強化基礎（15）は、地震等による各装置の損壊を防止施設でもあることを特徴とする施設である。
【００４０】
尚、砂、金属等発熱を促す固体や粒子等の敷設部材（5）の下部には、熱変換器（10）を設けており、該熱変換器（10）には、金属製のスパイラル状の温熱水及び媒体液循環パイプ（41）が設置され、地下熱温水（12a）、または火力熱等を利用し加熱した加熱温水（12b）を配備し、温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を循環させることにより、間接的に（8）の温度を上げることを特徴とする施設である。
【００４１】
また、太陽光熱と地下熱温水を併用する発電方式では、設置した熱変換器（10）は、前記鉄骨構造地盤強化基礎（15）の下部の、地熱貯留層（14a）から地下熱温水（12a）を汲み上げる為の熱水フィードポンプ（13b）を設けており、該地熱貯留層（14a）からは、地下熱温水（12a）をパイプ等で汲み上げ、前記熱変換器（10）に汲み入れて、その地下熱を利用して、そこに設置されたスパイラル状の温熱水及び媒体液循環パイプ（41）内を流動する温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を間接熱伝導加熱し、水蒸気発生施設（1）内に循環させ、その中に設置された小さなノズル式穴から放射される加熱された水滴を、瞬時に水蒸気化させる、熱伝導体の一次施設である。
【００４２】
次に、この発明の第二の発明である太陽光熱と、該太陽光熱以外の熱である火力熱を併用して使用する発電方法の具体的な装置を、図2に基づいて一実施例を詳述すると、殆どの部分においては、第一の発明と同様な構造であるが、第一の発明に用いた地熱貯留層（14a）に代えて、燃料タンク（14b）から供給される化石燃料（石油・石炭・ガス等）をボイラー（11b）内で燃焼させ、その火力熱を利用して加熱した加熱温水（12b）を使用し、この加熱温水（12b）を熱変換器（10）に循環させることにより、該熱変換器（10）に設置されたスパイラル状の温熱水及び媒体液循環パイプ（41）内を流動する温熱水及び媒体液（8）を間接伝導加熱し、水蒸気発生施設（1）内に微小な霧状の水滴として放出して、太陽光熱集束レンズ（3）と反射鏡（2）で集束させた太陽光熱と併用加熱し、瞬時に水蒸気化し、その蒸気圧を利用し、タービンを回転させて発電する方式であり、ボイラー（11b）から出る排煙は、排煙脱硫装置（16）、電気集塵器（17）、排煙脱硝装置（18）をそれぞれ介して煙突（19）より大気中に放出されるよう構成されている。また、これらの装置の近傍には、発電機能制御調整管理棟（20）を設置することにより、内部に作業人員を配備し、迅速な対応が行える等を特徴とする発電方式である。
【００４３】
また、この発明の第三の発明に利用する、有機物発酵熱の実施例としては、一般及び産業有機物、食品残渣（廃棄物）、食品汚泥、下水汚泥、し尿汚泥における発酵熱を使用して熱変換器（10）に循環させることにより、そこに設置されたスパイラル状の温熱水及び媒体液循環パイプ（41）内を流動する温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を間接伝導加熱し、水蒸気発生施設（1）内に微小な霧状の水滴として放出して、太陽光熱集束レンズ（3）と反射鏡（2）で集束させた太陽光熱と併用加熱し、瞬時に水蒸気化し、その蒸気圧を利用し、タービンを回転させて発電することを特徴とする発電方式である。
【００４４】
次に、製鉄所等の溶鉱炉の火力熱及び余熱を利用し加熱した加熱温水（12b）を熱変換器（10）に循環させることにより、そこに設置されたスパイラル状の温熱水及び媒体液循環パイプ（4-1）内を流動する温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を間接伝導加熱し、水蒸気発生施設（1）内に微小な霧状の水滴として放出して、太陽光熱集束レンズ（3）と反射鏡（2）で集束させた太陽光熱と併用加熱し、瞬時に水蒸気化し、その蒸気圧を利用し、タービンを回転させて発電することを特徴とする、太陽光熱と太陽光熱以外の熱（火力熱及び余熱）を併用する、発電方式である。
【００４５】
さらに、全国にあるゴミ（廃棄物）焼却施設に、水蒸気発生施設（1）を併設し、ゴミ（廃棄物）燃焼火力エネルギーで加熱した加熱温水（12b）を熱変換器（10）に循環させることにより、そこに設置されたスパイラル状の温熱水及び媒体液循環パイプ（4-1）内を流動する温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）（8）を間接伝導加熱し、水蒸気発生施設（1）内に微小な霧状の水滴として放出して、太陽光熱集束レンズ（3）で集束させた太陽光熱と併用加熱し、瞬時に水蒸気化し、その蒸気圧を利用し、タービンを回転させて発電することを特徴とする太陽光熱と太陽光熱以外の熱（焼却施設の火力熱）を併用する、発電方式である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
これらの発明による太陽光熱と太陽光熱以外の熱を併用する発電方法の高度な技術を確立し、それに基づいて発電施設化することにより、化石燃料等の、１）消費量の減量化と、２）地震津波等による放射能汚染の影響による人類の生命的危機の防止、３）全世界の国内紛争時に爆撃を受けると大変危険である原子力発電施設を可能な限り廃炉化し、新たに原子力発電施設を建設しないで、クリーンで、安全で、強力な発電方式の実現化を目的とした発電方式を施設化し、世界各国に設置し、稼働させることにより、限られた燃料資源を出来るだけ多く未来の人に残せるように配慮し、さらに電力が安価で安定して生産可能とし、経済的で安全な電力をキープするための産業上の利用価値と、その可能性を形成することを特徴とする発電方式である。
【符号の説明】
【００４７】
1   水蒸気発生施設
1a  金属パイプ材
1b  網状パイプ
1c  ノズル式穴
2   反射鏡
3   太陽光熱集束レンズ
3a  太陽光熱集束レンズ
41  温熱水及び媒体液循環パイプ
42  温熱水及び媒体液蒸気管
5   砂、金属等発熱を促す固体や粒子
6   タービン
7   凝縮器
8   温熱水（自然水）及び媒体液（アンモニア・ペンタン等）
9   温熱水及び媒体液フィードポンプ
10  熱変換器
11a 地下熱温水汲上ポンプ〔生産井〕
11b ボイラー
12a 地下熱温水
12b 加熱温水
13a 排水放出ポンプ〔還元井〕
13b 熱水フィードポンプ
14a 地熱貯留層
14b 燃料タンク及び化石燃料（石油・石炭・ガス等）
15  地震対策用の鉄骨構造地盤強化基礎
16  排煙脱硫装置
17  電気集塵器
18  排煙脱硝装置
19  煙突
20  発電機能制御調整管理棟