太陽熱を利用したバイナリ発電装置及びバイナリ発電方法
【課題】太陽熱を利用したバイナリ発電装置において多くの発電量を得る。
【解決手段】本発明の太陽熱を利用したバイナリ発電装置１は、太陽熱で液体の作動媒体Ｔを蒸発させる集熱部２と、集熱部２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を用いて発電を行う発電機３と、発電機３に用いられた作動媒体Ｔの蒸気を冷温媒体と熱交換することによって、作動媒体を液体に凝縮させる凝縮器４と、媒体循環ポンプ６とを有し、前記媒体循環ポンプ６によって集熱部２、発電機３、凝縮器４の順に作動媒体Ｔを循環して発電を行う発電装置１において、集熱部２が、建屋Ｂの屋上部Ｒに加えて、建屋Ｂの外壁面Ｗ及び／又は建屋Ｂの周囲Ｓに設置されていることを特徴とする。
【解決手段】本発明の太陽熱を利用したバイナリ発電装置１は、太陽熱で液体の作動媒体Ｔを蒸発させる集熱部２と、集熱部２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を用いて発電を行う発電機３と、発電機３に用いられた作動媒体Ｔの蒸気を冷温媒体と熱交換することによって、作動媒体を液体に凝縮させる凝縮器４と、媒体循環ポンプ６とを有し、前記媒体循環ポンプ６によって集熱部２、発電機３、凝縮器４の順に作動媒体Ｔを循環して発電を行う発電装置１において、集熱部２が、建屋Ｂの屋上部Ｒに加えて、建屋Ｂの外壁面Ｗ及び／又は建屋Ｂの周囲Ｓに設置されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を利用したバイナリ発電装置及びバイナリ発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気タービンを回転させるほどの熱量を持たない低温の熱源から低沸点の作動媒体の熱サイクルに熱を移動し、この循環サイクル内で作動媒体を用いた発電を行う発電装置として、バイナリ発電装置がある。
バイナリ発電とは、２つの熱サイクルを併用して発電を行うものであり、バイナリ発電装置の熱源にはさまざまなものが用いられるが、以下の特許文献１〜特許文献８に示すように太陽熱を熱源とするものもある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「高温媒体との熱交換により冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から供給される冷媒により駆動されるタービン発電機と、前記タービン発電機から排出される冷媒が冷温媒体との熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器と、上記凝縮器により凝縮された冷媒を蒸発器に供給するポンプとを有し、蒸発器、タービン発電機、凝縮器及びポンプを内部に上記冷媒が封入されたクローズドサイクルラインで接続」した発電装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、「太陽光を集光する集光手段と、該集光手段により集光された光に含まれる熱を集熱する集熱手段と、該記集熱手段により集熱した熱により加熱される媒体を内部に有した媒体管と、前記集光手段、前記集熱手段、及び前記媒体管を一体化する筐体と、を備え、前記集熱手段は、金属、又は／及び、カーボンを素材とした織物状の構造を備え、前記媒体管を挟み込んだ構成を有していることを特徴とする集熱装置」が開示されている。
【０００５】
上述した特許文献１及び特許文献２の発電装置は、屋根などの屋上部で太陽熱を集熱する集熱部を設けておき、集熱部で集熱した太陽熱を熱源としてバイナリ発電を行うものである。
一方、特許文献３〜特許文献８には、屋上部に集熱器を有するものではないが、反射鏡を用いて太陽熱を集熱したり、作動媒体の循環量を適確に制御したり、蒸発器が空焚き状態になることを防止したり、あるいは運転再開時の起動時間を短縮したりなどして、バイナリ発電を効率よく行う発電装置も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８６０２４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２１９０８号公報
【特許文献３】特開平０２−２９３５６２号公報
【特許文献４】特開昭５９−１０７１４４号公報
【特許文献５】特開昭６０−００３４８８号公報
【特許文献６】特開昭６０−１３８３５７号公報
【特許文献７】特開昭６０−２２８７７７号公報
【特許文献８】特開平０４−２１９４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び特許文献２に開示された発電装置は、太陽熱を遮ることのない建屋の屋上部に集熱部を設けたもので、集熱する場所は建屋の屋上部に限られている。ところが、建屋の間取りや構造、あるいは建屋がどの方角を向くかによっては、建屋の屋上部であっても十分な集熱面積を得ることが困難な場合があり、十分な太陽熱を集熱できない場合がある。つまり、建屋の屋上部だけに集熱部を設ける場合には、集熱面積が不足して十分な発電量（発電効率）を得られない場合が起こりうる。
【０００８】
また、特許文献３〜特許文献８には発電量を高められる手段がさまざま開示されているので、建屋の屋上部でも十分な太陽熱を集熱できるように、これらの手段で得られる発電量の上昇や発電効率の向上を利用すればよいと考えることもできる。
しかし、特許文献３〜特許文献８の手段で得られる発電量の増加は原則としてわずかなものでしかない。つまり、特許文献３〜特許文献８に示すような手段は、屋上部だけでは発電量が根本的に不足している場合に、発電量の不足分を確実に補えるほど有効な手段とも言えない。
【０００９】
本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、集熱部を屋上部以外にも増設することで太陽熱の集熱量を増加して多くの発電量を得ることができる太陽熱を利用したバイナリ発電装置及びバイナリ発電方法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】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明の太陽熱を利用したバイナリ発電装置は、太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させる集熱部と、前記集熱部で生成された作動媒体の蒸気を用いて発電を行う発電機と、前記発電機に用いられた作動媒体の蒸気を冷温媒体（冷却水）と熱交換することによって、作動媒体を液体に凝縮させる凝縮器と、媒体循環ポンプとを有し、前記媒体循環ポンプによって前記集熱部、発電機、凝縮器の順に作動媒体を循環して発電を行う太陽熱を利用したバイナリ発電装置において、前記集熱部は、建屋の屋上部に加えて、当該建屋の外壁面及び／又は建屋の周囲に設置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記集熱部に集熱される太陽熱の熱量に応じて、前記集熱部に供給する作動媒体の流量を調整する循環量調整手段を備えていることが好ましい。
また、前記循環量調整手段は、前記集熱部から流出する作動媒体の温度を計測する温度測定器と、前記温度測定器で計測された作動媒体の温度が降下した際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
【００１２】
また、前記循環量調整手段は、前記集熱部から流出する作動媒体の出側圧力を計測する圧力測定器と、前記圧力測定器で計測された作動媒体の出側圧力が降下した際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
また、前記循環量調整手段は、前記集熱部には太陽光の強度を計測する太陽光強度測定器と、前記太陽光強度測定器で計測された太陽光の強度が低くなった際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記集熱部のそれぞれに媒体循環ポンプからの作動媒体を分岐して供給する分岐流路が設けられていて、前記循環量調整手段には、作動媒体を供給する流路を分岐流路の中で選択的に切り替える切替部が備えられていることが好ましい。
前記集熱部に太陽光を反射させる反射部が、前記建屋の屋上部、建屋の外壁面又は建屋の周囲のいずれかに設けられていることが好ましい。
【００１４】
一方、太陽熱を利用したバイナリ発電方法は、太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させ、蒸発した作動媒体の蒸気を用いて発電を行い、発電に用いた作動媒体の蒸気を冷温媒体と熱交換して再び液体の作動媒体に戻す順序で、媒体循環ポンプによって作動媒体を循環させながら発電を行うバイナリ発電方法であって、前記太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させる集める集熱部を、建屋の屋上部に加えて、当該建屋の外壁面及び／又は建屋の周囲に設けておき、前記液体の作動媒体を、前記建屋の屋上部以外の集熱部にも供給して発電を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記集熱部に供給する前記作動媒体の流量を、集熱部に集熱される太陽熱の熱量に応じて調整することが好ましい。
また、前記作動媒体の流量を調整するに際しては、前記集熱部から流出する作動媒体の出側温度を計測し、計測された作動媒体の出側温度が降下した際に作動媒体の流量を減少させることが好ましい。
【００１６】
また、前記作動媒体の流量を調整するに際しては、前記集熱部から流出する作動媒体の出側圧力を計測し、計測された作動媒体の出側圧力が降下した際に作動媒体の流量を減少させること好ましい。
また、前記作動媒体の流量を調整するに際しては、前記集熱部に照射される太陽光の強度を計測し、計測された太陽光の強度が低くなった際に作動媒体の流量を減少させることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記集熱部のそれぞれに媒体循環ポンプからの作動媒体を分岐して供給する分岐流路を設けておき、前記作動媒体を供給する流路を分岐流路の中で選択的に切り替えること好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の太陽熱を利用したバイナリ発電装置及び太陽熱を利用したバイナリ発電方法によれば、集熱部を屋上部以外にも増設することで太陽熱の集熱量を増加させて多くの発電量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の発電装置の説明図である。
【図２】第２実施形態の発電装置の説明図である。
【図３】第３実施形態の発電装置の説明図である。
【図４】第４実施形態の発電装置の説明図である。
【図５】第５実施形態の発電装置の説明図である。
【図６】第５実施形態の発電装置の変形例を説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る太陽熱を利用したバイナリ発電装置１（以下、発電装置１と呼ぶことがある）の実施形態を示している。
図１に示すように、第１実施形態の発電装置１は、建屋Ｂや建屋Ｂの周囲に射し込む太陽光による熱を熱源として利用して発電を行うものであって、太陽熱を集めて液体の作動媒体Ｔを蒸発させる集熱部２と、この集熱部２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を用いて発電を行う発電機３と、この発電機３に用いられた作動媒体Ｔの蒸気を冷温媒体（冷却水）と熱交換することによって、作動媒体Ｔを液体に凝縮させる凝縮器４とを有している。これらの集熱部２、発電機３、凝縮器４は作動媒体Ｔを循環させる閉ループ状の循環配管５により接続されており、この循環配管５には作動媒体Ｔを集熱部２から発電機３・凝縮器４を経由して集熱部２に帰還する順に循環させる媒体循環ポンプ６が備えられている。
【００２１】
まず、本発明のバイナリ発電装置１が設けられる建屋Ｂについて説明する。図１に示すように、建屋Ｂには一般の住宅以外にも小規模建屋や、マンション、商業ビル、オフィスビル、工場、倉庫などの中・大規模建屋が含まれる。このような建屋Ｂの最上部には屋根やベランダなどの屋上部Ｒが設けられており、上述した集熱部２はこの建屋Ｂの屋上部Ｒに設けられている。なお、本発明の屋上部Ｒには、ビルや学校などの屋上のように平坦な床面を備えた屋上のみでなく、瓦葺きやスレート葺きの家屋の屋根のように傾斜した場所であっても良い。このように傾斜した場所であっても集熱部２を敷設することは十分に可能であるからである。
【００２２】
次に、第１実施形態の発電装置１を構成する集熱部２、発電機３、凝縮器４及び媒体循環ポンプ６について説明する。
図１に示すように、集熱部２（後述する第１集熱部７に対応）は、建屋Ｂに射し込んだ太陽光から熱を集熱して、液体の作動媒体Ｔを蒸発させて作動媒体Ｔの蒸気を生成するものである。集熱部２は、一般に温水器として知られている強制循環型の太陽熱集熱器を転用したものであり、本実施形態では平板型集熱器を用いている。集熱部２は、屋上部Ｒの表面に沿って蛇行するように配管（作動媒体流路）が配備されており、屋上部Ｒの広い面積から太陽熱を効率よく集められるようになっている。
【００２３】
集熱部２は、建屋Ｂの屋上部Ｒにおける太陽光が十分に当たる部分に設置されている。図例の集熱部２の左下側には、入側の循環配管５が配備されており、入側の循環配管５を経由して液体の作動媒体Ｔが集熱部２に供給されている。また、図例の集熱部２の右上側には出側の循環配管５が配備されており、出側の循環配管５を通じて集熱部２で液体から蒸気に気化（蒸発）した作動媒体Ｔを発電機３の膨張部８に送ることができるようになっている。
【００２４】
上述した集熱部２に供給される作動媒体Ｔは、例えばペンタン、ヘキサンや代替フロン（Ｒ２４５ｆａ）のような低沸点の有機媒体である。このような低沸点の有機媒体を用いることにより、集熱部２で集められた太陽熱を熱源とするだけでも十分に蒸発が可能となっている。集熱部２に集められた太陽熱で気化した作動媒体Ｔの蒸気は上述した集熱部２の出側の循環配管５を通じて発電機３の膨張部８に送られる。
【００２５】
発電機３は、集熱部２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を利用して発電を行うものである。発電機３は、集熱部２から送られてきた作動媒体Ｔの蒸気を膨張させ、膨張前後の蒸気の圧力差を利用してスクリュロータ１５を回転駆動する膨張部８と、このスクリュロータ１５の回転力を利用して発電を行う発電部９と、を有している。図例の発電機３の左側には集熱部２の出側（膨張部８の入側）の循環配管５が接続されており、集熱部２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を導入できるようになっている。また、図例の発電機３の右側には凝縮器４の入側（膨張部８の出側）の循環配管５が接続されており、発電に用いられた後（仕事をした後）の作動媒体Ｔを凝縮器４に送ることができるようになっている。
【００２６】
凝縮器４は、発電機３で発電に使用された作動媒体Ｔの蒸気を、冷温媒体（冷却水）と熱交換することによって、作動媒体Ｔの蒸気を液体に凝縮させている。具体的には、凝縮器４は熱交換器となっていて、１次側に供給された発電後の作動媒体Ｔの蒸気を２次側に供給された冷温媒体（冷却水）と熱交換することにより、作動媒体Ｔの蒸気を凝縮して作動媒体Ｔの液体を生成することができるようになっている。凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体Ｔは、媒体循環ポンプ６に送られる。
【００２７】
媒体循環ポンプ６は、凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体Ｔを集熱部２に圧送するものである。図例の媒体循環ポンプ６の右側には入側（凝縮器４の出側）の循環配管５が接続されており、凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体Ｔを供給できるようになっている。また、図例の媒体循環ポンプ６の左側には出側（集熱部２の入側）の循環配管５が接続されており、作動媒体Ｔを集熱部２に圧送できるようになっている。
【００２８】
このようにして作動媒体Ｔは、媒体循環ポンプ６→屋上部Ｒの集熱部２→発電機３（膨張部８）→凝縮器４→媒体循環ポンプ６の順に閉ループ状に形成された循環配管５を循環し、このとき発電機３（発電部９）で発電が行われる。
ところで、建屋Ｂの屋上部Ｒは、一般的に建屋Ｂの最上部に設けられており、通常このような最上部では遮られることなく太陽の光が差し込むため、集熱部２を設ける場所としては最も相応しい。
【００２９】
しかし、建屋Ｂの屋上部Ｒに集熱部２を設けた場合であっても、必要とする発電量をまかなえない場合は考えられる。例えば、建屋Ｂが小規模建屋で屋上部Ｒだけでは必要な集熱面積が取れない場合、あるいは、建屋Ｂの屋上部Ｒが北側に向かって傾斜している屋根などである場合、このように北側を向く屋根には太陽熱は届きにくく十分な量の太陽熱を確保できない虞がある。また、ヘリポートやその他の設備が屋上部Ｒに設けられていて、屋上部Ｒに十分な設置スペースを確保できないような場合にも、屋上部Ｒに十分な設置スペースが得られず必要な発電量が得られない可能性がある。また、日射方向は変化するものであるため、季節や時間帯によって集熱率が悪くなる可能性がある。
【００３０】
そこで、本発明の発電装置１では、集熱部２は、建屋Ｂの屋上部Ｒに加えて、この建屋Ｂの外壁面Ｗ及び／又は建屋Ｂの周囲Ｓに設置されている。つまり、建屋Ｂの屋上部Ｒに設けられた集熱部２を第１集熱部７とすると、本発明の発電装置１はこの建屋Ｂの外壁面Ｗ及び／又は建屋Ｂの周囲Ｓに、第１集熱部７とは別の第２集熱部１０を設けたものということもできる。
【００３１】
なお、以降の説明では、屋上部Ｒの集熱部２を「第１集熱部７」、建屋Ｂの外壁面Ｗや建屋Ｂの周囲Ｓに設置された集熱部２を「第２集熱部１０」や「第３集熱部１１」と呼んで、両者を区別して説明する。
第２集熱部１０及び第３集熱部１１は、上述した屋上部Ｒの第１集熱部７と同様に、強制循環型の太陽熱集熱器を用いて太陽熱を集熱するものである。その構造は、第１集熱部７とほぼ同じであり、屋上部Ｒの表面に沿って蛇行する配管（作動媒体流路）を備えている。
【００３２】
本実施形態では、第１集熱部７以外の集熱部２として第２集熱部１０と第３集熱部１１との２つの集熱部２が建屋Ｂの外壁面Ｗに設けられている例を挙げている。しかしながら、本発明の発電装置１では第１集熱部７以外の集熱部２として第２集熱部１０のみが設けられていても良いし、第１集熱部７以外の集熱部２が３箇所以上設けられていても良い。また、第２集熱部１０または第３集熱部１１のいずれか一方を建屋Ｂの外壁面Ｗではなく建屋Ｂの周囲Ｓに設けても良いし、両方を建屋Ｂの周囲Ｓに設けても良い。
【００３３】
なお、上述した「建屋Ｂの周囲Ｓ」とは、建屋Ｂの屋上部Ｒ及び外壁面Ｗを除く場所であって、循環配管５での放熱や伝熱による作動媒体の温度ロスがあまり問題とならないように建屋Ｂからあまり離れていない場所、具体的には家屋の庭や建屋Ｂが設けられた敷地内の空きスペース、あるいは建屋Ｂの敷地に隣接した空きスペースなどを意味する。
第１実施形態の発電装置１では、第２集熱部１０は、建屋Ｂの外壁面Ｗのうち日当たりの良い外壁面Ｗ、例えば、東方向を向く外壁面Ｗに設けられているとする。
【００３４】
第３集熱部１１は、建屋Ｂの外壁面Ｗのうち、第２集熱部１０に隣接した外壁面Ｗであって、太陽の光が当たる外壁面Ｗ、例えば、南向きの外壁面Ｗに設けられているとする。このような第２集熱部１０を設ければ昼間に比べて陽が差し込みにくい朝方にも太陽熱を効率良く集熱でき、一日を通して高い発電効率を実現することができる。
上述した第２集熱部１０及び第３集熱部１１には、第１集熱部７に作動媒体Ｔを供給する循環配管５（第１配管１２）から分岐された分岐配管がそれぞれ接続されており、これらの分岐配管を介して作動媒体Ｔの一部が供給されている。
【００３５】
これらの分岐配管は第１集熱部７をバイパスするように第１集熱部７の入側に接続された循環配管に対して並列に設けられる循環配管であり、第１実施形態では、媒体循環ポンプ６から送り出された作動媒体Ｔは、第１集熱部７の入側に接続された循環配管（以降、第１配管１２という）と、第２集熱部１０の入側に接続された循環配管（以降、第２配管１３という）と、第３集熱部１１の入側に接続された循環配管（以降、第３配管１４という）との３本の循環配管に分かれて作動媒体Ｔを送るようになっている。
【００３６】
具体的には、第２配管１３および第３配管１４は媒体循環ポンプ６から第１集熱部７に向かう中途の第１配管１２から分岐している。また、第２集熱部１０の出側および第３集熱部１１の出側にそれぞれ接続された循環配管は、第１集熱部７の出側に接続された循環配管と共に膨張部８の入側へ接続される。
次に、第１実施形態の発電装置１で発電する方法、言い換えれば本発明の発電方法について説明する。
【００３７】
本発明の発電方法は、太陽熱を集熱することで液体の作動媒体Ｔを蒸発させ、蒸発した作動媒体Ｔの蒸気を用いて発電を行い、発電に用いた作動媒体Ｔの蒸気を冷温媒体と熱交換して再び液体の作動媒体Ｔに戻す順序で、作動媒体Ｔを循環させながら発電を行うものであって、太陽熱を集める集熱部２を、建屋Ｂの屋上部Ｒに加えて、この建屋Ｂの外壁面Ｗ及び／又は建屋Ｂの周囲Ｓに設けておき、液体の作動媒体Ｔを建屋Ｂの屋上部Ｒ以外の集熱部２（上述した第２集熱部１０及び第３集熱部１１）にも供給して発電を行うことを特徴とするものである。
【００３８】
具体的には、まずこれらの第１集熱部７〜第３集熱部１１で太陽熱の集熱を行い、集熱された太陽熱を利用して液体の作動媒体Ｔを蒸発させ、作動媒体Ｔの蒸気を生成する。このようにして生成した作動媒体Ｔの蒸気は第１配管１２〜第３配管１４を通って発電機３の膨張部８に送られる。
発電機３の膨張部８では、第１集熱部７〜第３集熱部１１で生成された作動媒体Ｔの蒸気が膨張し、膨張前後の作動媒体Ｔの圧力差を利用してスクリュロータ１５が回転駆動し、このスクリュロータ１５の回転力を利用して発電機３の発電部９を駆動して発電が行われる。
【００３９】
発電機３の発電部９で発電に用いられた作動媒体Ｔの蒸気は、発電機３の出側の循環配管５を通じて凝縮器４に送られる。凝縮器４では、発電機３から送られてきた作動媒体Ｔの蒸気が冷却水と熱交換され、作動媒体Ｔが液体に凝縮される。
凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体Ｔは媒体循環ポンプ６に送られ、媒体循環ポンプ６で圧送された液体の作動媒体Ｔは第１配管１２〜第３配管１４に分岐されて、第１集熱部７〜第３集熱部１１のそれぞれに再び送られる。
【００４０】
このようにして、作動媒体Ｔが媒体循環ポンプ６→第１集熱部７〜第３集熱部１１→発電機３（膨張部８）→凝縮器４→媒体循環ポンプ６の順に閉ループ状に形成された循環配管５を循環し、このとき発電機３で発電が行われる。
上述したように第２集熱部１０及び第３集熱部１１を建屋Ｂの外壁面Ｗや建屋Ｂの周囲Ｓに設ければ、建屋Ｂの外壁面Ｗや周囲Ｓでも太陽熱が集熱され、屋上部Ｒだけの場合より太陽熱を集熱する面積を大幅に広くすることができる。例えば、図例では２つの外壁面Ｗに第１集熱部７と同等かやや集熱面積の小さな第２集熱部１０や第３集熱部１１が設けられているので、これらの集熱面積を考慮すると太陽熱を集熱する面積は屋上部Ｒだけの場合より少なくとも２倍以上には増加している。それゆえ、本発明の発電装置１では発電に利用される太陽熱の量が飛躍的に増加し、十分な発電量を確保することが可能となる。
【００４１】
このように第２集熱部１０及び第３集熱部１１を併用することによって十分な発電量を確保することが可能となる発電装置１は、特に、建屋Ｂの屋上部Ｒに十分な第１集熱部７の設置スペースが確保できない場合や、第１集熱部７だけでは屋上部Ｒの傾斜方向などによって十分な集熱面積が得られない場合に有用である。
また、建屋Ｂの外壁面Ｗや建屋Ｂの周囲Ｓに第２集熱部１０及び第３集熱部１１を設ける場合に、前述のごとく、第２集熱部１０を東向き、第３集熱部１１を南向きに設ければ、太陽光が東方から差し込む午前〜日中にかけて活発に発電を行うことができる。逆に、第２集熱部１０を南向き、第３集熱部１１を西向きに設ければ、日中〜午後に活発に発電を行うことができる。このようにして第１実施形態の発電装置１では、第２集熱部１０及び第３集熱部１１を設置する向きを陽の差し込む方向に合わせて変えることで、一日を通じて太陽熱を絶えず集熱して、太陽熱を確実に集熱して効率の良い発電を行うことが可能となる。
［第２実施形態］
次に、本発明の発電装置１の第２実施形態について説明する。
【００４２】
図２に示すように、第２実施形態の発電装置１は、集熱部２に集熱される太陽熱の熱量に応じて、集熱部２に供給する作動媒体Ｔの流量を調整する循環量調整手段１６を備えたものである。
この循環量調整手段１６において作動媒体Ｔの循環量を調整（制御）する目安となる「集熱部２に集熱される太陽熱の熱量」とは、第１集熱部７〜第３集熱部１１のそれぞれから流出する作動媒体Ｔの出側温度、作動媒体Ｔの出側圧力、または各集熱部２に差し込む太陽光の強度などによって判断される。
【００４３】
以降の第２実施形態では、まず作動媒体Ｔの出側温度を用いて各集熱部２に集熱される太陽熱の熱量を判断し、判断された太陽熱の熱量に応じて各集熱部２に供給する作動媒体Ｔの流量（循環量）を調整する機構について説明する。
第２実施形態の循環量調整手段１６は、集熱部２から流出する作動媒体Ｔの出側温度を計測する温度測定器と、温度測定器で計測された作動媒体Ｔの出側温度が降下した際に作動媒体Ｔの流量を減少させるように制御する制御部と、を備えている。また、第２実施形態の循環量調整手段１６には、媒体循環ポンプ６から第１集熱部７〜第３集熱部１１に向かうそれぞれの第１配管１２〜第３配管１４に設けられて、これらの第１配管１２〜第３配管１４を流れる作動媒体Ｔの流量を制御する制御弁が設けられている。
【００４４】
次に、第２実施形態の循環量調整手段１６を構成する温度測定器、制御弁及び制御部について説明する。
図２に明示するように、温度測定器は、集熱部毎に設けられている。第１集熱部７の出側には、この第１集熱部７から出側に流出する作動媒体Ｔの温度を計測する第１温度測定器１７が設けられている。第２集熱部１０の出側には、この第２集熱部１０から出側に流出する作動媒体Ｔの温度を計測する第２温度測定器１８が設けられている。第３集熱部１１の出側には、第３集熱部１１から出側に流出する作動媒体Ｔの温度を計測する第３温度測定器１９が設けられている。具体的には、本実施の形態では、第１温度測定器１７が第１集熱部７の出側の循環配管に、第２温度測定器１８が第２集熱部１０の出側の循環配管に、第３温度測定器１９が第３集熱部１１の出側の循環配管にそれぞれ設けられている。これらの第１温度測定器１７〜第３温度測定器１９には例えば作動媒体Ｔの蒸気の温度を計測可能な熱電対などが用いられる。
【００４５】
第１温度測定器１７では、屋上部Ｒの第１集熱部７で集熱された太陽熱によって温度上昇した作動媒体Ｔの温度が計測されており、計測された作動媒体Ｔの出側温度が「第１集熱部７に集熱される太陽熱の熱量」を表す指標として第１制御部２０に出力される。第２温度測定器１８、第３温度測定器１９も同様な働きをし、その出力は第２制御部２１、第３制御部２２へ送られる。
【００４６】
制御弁は、第１集熱部７に対する入側の循環配管である第１配管１２に設けられて第１集熱部７に流れる作動媒体Ｔの循環量を調整する第１制御弁２３と、第２集熱部１０に対する入側の循環配管である第２配管１３に設けられて第２集熱部１０に流れる作動媒体Ｔの循環量を調整する第２制御弁２４と、第３集熱部１１に対する入側の循環配管である第３配管１４に設けられて第３集熱部１１に流れる作動媒体Ｔの循環量を調整する第３制御弁２５とを備えている。
【００４７】
第１制御弁２３、第２制御弁２４および第３制御弁２５は、それぞれに対応する後述の第１制御部２０、第２制御部２１または第３制御部２２からの指令に基づいて、弁開度の調整やＯＮ―ＯＦＦの切り替えが可能なものであり、これらの制御弁が設けられた循環配管（第１配管１２〜第３配管１４）を通って各集熱部へ供給する液体の作動媒体Ｔの循環量を増減できるようになっている。
【００４８】
制御部は、温度測定器で計測された作動媒体Ｔの温度に基づいて、各集熱部２を循環する作動媒体Ｔの流量を調整する制御弁を制御するものである。具体的には、制御部は、第１温度測定部で測定された作動媒体温度に基づいて第１制御弁２３を制御する第１制御部２０と、第２温度測定部で測定された作動媒体温度に基づいて第２制御弁２４を制御する第２制御部２１と、第３温度測定部で測定された作動媒体温度に基づいて第３制御弁２５を制御する第３制御部２２とを有している。
【００４９】
例えば、第１制御部２０、第２制御部２１および第３制御部２２には、所望の蒸気が得られる作動媒体Ｔの温度（例えば、作動媒体の沸点あるいは沸点より数℃高い温度）が閾値（設定値）として予め入力されている。そして、第１温度測定器１７〜第３温度測定器１９で測定された作動媒体Ｔの温度が閾値以上の場合は閾値を下回らない範囲で各制御弁を通過する流量を多くする。このように流量を多くすると、作動媒体Ｔの温度も下がる。それゆえ、作動媒体Ｔの温度が閾値まで下がってきた場合には、作動媒体Ｔの温度が下げどまる（作動媒体の温度が閾値となる）ように流量を少なくする。一方、作動媒体Ｔの温度が閾値未満の場合は、作動媒体Ｔの温度が閾値以上となるように各制御弁を通過する作動媒体Ｔの流量を０乃至０に近くなるように調整する。第１制御部２０〜第３制御部２２は、１つのコンピュータ又はＰＬＣなどで実現されていてもよいし、各制御部がそれぞれ１台ずつのコンピュータ乃至はＰＬＣで構成されていてもよい。
【００５０】
次に、上述した第２実施形態の発電装置１で発電する方法について説明する。
例えば、図２に示す如く、屋上部Ｒが南向きに傾斜した屋根であって、この屋根に第１集熱部７が設けられ、第２集熱部１０が東向きの外壁面Ｗに設けられ、第３集熱部１１が南向きの外壁面Ｗに設けられた建屋Ｂを考える。
朝方、建屋Ｂに差し込む太陽光からの熱を利用して発電を行う場合、東向きの第２集熱部１０には陽が強く差し込み、第２集熱部１０には多量の太陽熱が集熱されて作動媒体Ｔの温度（第２集熱部１０出側の温度）が上昇する。そこで、第２実施形態の発電装置１では、第２温度測定器１８で測定される作動媒体Ｔの温度の上昇に対応して第２制御部２１から第２制御弁２４に指令を送って、第２配管１３から第２集熱部１０へ向かう作動媒体Ｔの循環量を上げる。このようにすると、第２集熱部１０を流通する作動媒体Ｔの循環量が上がって第２集熱部１０から多量の太陽熱を効率良く集めることが可能となる。
【００５１】
屋上部Ｒに設けられた第１集熱部７においても同様に陽が強く差し込むため、第１温度測定器１７で測定される作動媒体Ｔ温度の上昇に対応して第１制御部２０から第１制御弁２３に指令を送って、第１配管１２を循環する作動媒体Ｔの循環量を上げる。これにより、第１集熱部７からも多量の太陽熱を効率良く集めることが可能となる。
これに対して、南向きの外壁面Ｗに設けられた第３集熱部１１に陽があまり差し込まない間、第３集熱部１１では第１集熱部７や第２集熱部１０ほど太陽熱を多量に集熱することはできない。このように集熱量の小さな間に第３集熱部１１に作動媒体Ｔを流量一定のまま流通させ続けると、集熱量が不足して十分に蒸気が生成できなくなったり作動媒体Ｔが液体のまま発電機３に流れ込んだりして、発電機３での発電効率を低下させてしまう虞がある。そこで、第３温度測定器１９で測定される作動媒体Ｔ温度に対応して第３制御部２２から第３制御弁２５に指令を送って、第３配管１４から第３集熱部１１へ向かう作動媒体Ｔの循環量を低下させるか、または作動媒体Ｔの循環を停止させる。これにより、発電装置１の発電効率を低下せしめることがなくなる。
【００５２】
一方、日中においては、南向きの第３集熱部１１に最も多量の太陽熱が集熱し、第３温度測定器１９で計測される作動媒体Ｔ温度も高くなる。それゆえ、第３制御部２２から第３制御弁２５に指令を送って第３配管１４から第３集熱部１１へ向かう作動媒体Ｔの循環量を高める。これに対して、第２集熱部１０では太陽熱が集まりにくくなり、第２温度測定器１８で計測される作動媒体Ｔ温度は低くなる。それゆえ、第２制御部２１から第２制御弁２４に指令を送って第２配管１３から第２集熱部１０へ向かう作動媒体Ｔの循環量を下げるようにする。
【００５３】
上述したように、異なる方角を向いて設置された第１集熱部７〜第３集熱部１１に対し、これらの集熱部２の出側の作動媒体温度で各集熱部２を流れる作動媒体Ｔの循環量を調整すれば、一日を通して安定して太陽熱を集熱することができ、発電装置１の発電効率を良好に維持することが可能となる。
［第３実施形態］
次に、本発明の発電装置１の第３実施形態について説明する。
【００５４】
図３に示すように、第３実施形態の発電装置１は、第２実施形態と同様に各集熱部２を流通する作動媒体Ｔの循環量、言い換えれば各集熱部７〜１１での集熱量を循環量調整手段１６を用いて調整するものである。第３実施形態が第２実施形態と異なっているのは、第３実施形態の循環量調整手段１６が、第１集熱部７〜第３集熱部１１のそれぞれから流出する作動媒体Ｔの圧力を用いて、各集熱部２への作動媒体Ｔの循環量を制御している点である。
【００５５】
すなわち、第３実施形態の循環量調整手段１６は、集熱部２から流出する作動媒体Ｔの圧力を計測する圧力測定器と、これらの圧力測定器で計測された作動媒体Ｔ圧力が降下した際に、各集熱部２を流通する作動媒体Ｔの流量を減少させるように制御する制御部と、を備えている。
圧力測定器は、集熱部毎に設けられている。第１集熱部７の出側には、この第１集熱部７から出側に流出する作動媒体Ｔの圧力を計測する第１圧力測定器２６が設けられている。第２集熱部１０の出側には、この第２集熱部１０から出側に流出する作動媒体Ｔの圧力を計測する第２圧力測定器２７が設けられている。第３集熱部１１の出側には、第３集熱部１１から出側に流出する作動媒体Ｔの圧力を計測する第３圧力測定器２８が設けられている。具体的には、本実施の形態では、第１圧力測定器２６が第１集熱部７の出側の循環配管に、第２圧力測定器２７が第２集熱部１０の出側の循環配管に、第３圧力測定器２８が第３集熱部１１の出側の循環配管にそれぞれ設けられている。これらの第１圧力測定器２６〜第３圧力測定器２８には例えば作動媒体Ｔの蒸気の圧力を計測可能な半導体圧力センサなどが用いられ、各集熱部２で加熱された作動媒体Ｔの圧力を「各集熱部２に集熱される太陽熱の熱量」として計測している。
【００５６】
例えば、第１制御部２０、第２制御部２１および第３制御部２２には、所望の蒸気が得られる作動媒体Ｔの圧力（例えば、作動媒体の沸点あるいは沸点＋数℃に対応する飽和蒸気圧）が閾値（設定値）として予め入力されている。そして、第１圧力測定器２６、第２圧力測定器２７、第３圧力測定器２８で測定された作動媒体Ｔの圧力が閾値以上の場合は閾値を下回らない範囲で各制御弁を通過する流量を多くする。このように流量を多くすると、作動媒体Ｔの圧力も下がる。それゆえ、作動媒体Ｔの圧力が閾値まで下がってきた場合には、作動媒体Ｔの圧力が下げどまる（作動媒体の圧力が閾値となる）ように流量を少なくする。一方、作動媒体Ｔの圧力が閾値未満の場合は、作動媒体Ｔの圧力が閾値以上となるように各制御弁を通過する作動媒体Ｔの流量を０乃至０に近くなるように調整する。
【００５７】
その他の構成や作動態様は、集熱部２出側の作動媒体Ｔの温度に代えて、集熱部２出側の作動媒体Ｔの圧力を利用する以外はほぼ同じであり、奏する作用効果もほぼ同様である故、詳細な説明は省略する。
［第４実施形態］
次に、本発明の発電装置１の第４実施形態について説明する。
【００５８】
図４に示すように、第４実施形態の発電装置１は、第２実施形態及び第３実施形態と同様に各集熱部７、１０および１１を流通する作動媒体Ｔの循環量、言い換えれば各集熱部７、１０および１１での集熱量を循環量調整手段１６を用いて調整するものである。
第４実施形態の循環量調整手段１６が第２実施形態や第３実施形態と異なっているのは、第４実施形態の循環量調整手段１６が「制御部の指令に基づいて作動媒体Ｔの循環流路を切り替え可能な電磁弁３１（切替部）」を有している点にある。加えて、第４実施形態に係る循環量調整手段１６は、集熱部２の近傍に配備された太陽光の強度を計測する太陽光強度測定器を有している。
【００５９】
太陽光強度測定器は、集熱部２で十分な太陽熱が集熱できるかどうかを、集熱部２に当たっている太陽光の強度で判断するものである。この太陽光強度測定器で測定される「太陽光の強度」としては太陽光の照度（放射照度）や輝度などを用いることができ、太陽光強度測定器には照度計（光度計）などが用いられる。太陽光強度測定器には、第２集熱部１０に設けられた建屋Ｂの外壁面Ｗに取り付けられた第１太陽光強度測定器２９と、第３集熱部１１に設けられた建屋Ｂの外壁面Ｗに取り付けられた第２太陽光強度測定器３０とがある。
【００６０】
第１太陽光強度測定器２９では第２集熱部１０に差し込む太陽光の強度が、また第２太陽光強度測定器３０では第３集熱部１１に差し込む太陽光の強度が計測されており、これらの測定器で測定された照度は制御部３４に送られる。
制御部３４は、第１太陽光強度測定器２９や第２太陽光強度測定器３０で計測された作動媒体Ｔの太陽光の強度（照度）に基づいて、太陽光の強度が相対的に低くなった集熱部へと流れる作動媒体Ｔの循環を停止させ、太陽光の強度が相対的に高くなった集熱部への作動媒体Ｔの循環を開始させるように制御するものである。この制御部３４には、各太陽光強度測定器で測定した太陽光の強度を比較した結果に基づいて、太陽光の強度が相対的に低くなった集熱部と太陽光の強度が相対的に高くなった集熱部とで作動媒体Ｔを循環させる循環流路を切り替えるべく電磁弁３１に指令を送っている。
【００６１】
本実施形態の電磁弁３１は、媒体循環ポンプ６から送られてきた作動媒体Ｔの流路を、２つ循環経路間で切り替える（選択する）ものである。
図例では、電磁弁３１で選択可能な２つの循環経路は、第１配管１２及び第３配管１４の双方に作動媒体Ｔを流す経路（以降、第１経路という）と、第１配管１２及び第２配管１３の双方に作動媒体Ｔを流す経路（以降、第２経路という）との２つである。
【００６２】
上述した第４実施形態の発電装置１で発電する方法について説明する。
図４に示すように、第４実施形態の発電方法は、第１集熱部７、第２集熱部１０あるいは第３集熱部１１の各集熱部への作動媒体Ｔの供給を、第２集熱部１０に差し込む太陽光の強度及び第３集熱部１１に差し込む太陽光の強度に応じて調整するものである。つまり、各集熱部への作動媒体Ｔの供給を調整するに際しては、第２集熱部１０に差し込む太陽光の強度を第１太陽光強度測定器２９で計測すると共に、第３集熱部１１に差し込む太陽光の強度を第２太陽光強度測定器３０で計測し、両光強度測定器２９、３０で計測された太陽光の照度を比較した結果に基づいて、より強度の高い集熱部へ作動媒体Ｔを供給するように循環流路を切り替えるものである。
【００６３】
例えば、第１太陽光強度測定器２９で計測される太陽光の強度が低く、第２太陽光強度測定器３０で計測される太陽光の強度が高い際には、制御部３４では、作動媒体Ｔを供給する経路として第１配管１２及び第３配管１４のみを流れる第１経路が選択されるように電磁弁３１の弁位置を設定する（図４参照）。
逆に、第１太陽光強度測定器２９で計測される太陽光の強度が高く、第２太陽光強度測定器３０で計測される太陽光の強度が低い際には、制御部３４では、作動媒体Ｔを供給する経路として第１配管１２及び第２配管１３のみを流れる第２経路が選択されるように電磁弁３１の弁位置を設定する（図４の矢印の方向）。
【００６４】
このような場合に上述の電磁弁３１を用いれば、太陽の位置に合わせて作動媒体Ｔを流通させる経路を第１経路と第２経路との間で切り替えて、一日を通して効率よく太陽熱を集めて発電を行うことが可能となる。
［第５実施形態］
次に、本発明の発電装置１の第５実施形態について説明する。
【００６５】
図５に示すように、第５実施形態の発電装置１は、集熱部２に太陽熱を直接当てるのではなく、建屋Ｂの外壁面Ｗや周囲Ｓに当たっている太陽光を鏡で反射、集光させ、建屋Ｂの周囲Ｓに設けられた集熱部２に集熱することにより、効率的に太陽熱を集めて発電に利用するものである。このような反射を利用して集熱を行う発電装置１は、重量のある太陽熱集熱器からなる集熱部２を建屋Ｂの外壁面Ｗに取り付けなくても済み、建屋Ｂから離れた位置に集熱部２を設置するので、敷設の観点から有利である。
【００６６】
具体的には、第５実施形態の発電装置１は、太陽熱（太陽光）を反射させる反射部と、反射部で反射された太陽熱を集熱する集熱部２とで構成されている。この反射部は、建屋Ｂの屋上部Ｒ、建屋Ｂの外壁面Ｗ又は建屋Ｂの周囲Ｓのいずれかに設けられていて、建屋Ｂから離れた位置にある集熱部２に反射させた太陽熱を集められるようになっている。
図５に示すように、反射部は、建屋Ｂの東向きの外壁面Ｗに設けられて第２集熱部１０に太陽熱を反射させている第１反射部３５と、建屋Ｂの南向きの外壁面Ｗに設けられて第３集熱部１１に太陽熱を反射させている第２反射部３６とを有している。第１反射部３５及び第２反射部３６は、いずれも凹面鏡であって、建屋Ｂの外壁面Ｗから距離をあけた焦点に向けて太陽熱（太陽光）を集中（集光）できるようになっている。この第１反射部３５で反射した太陽熱は建屋Ｂの東側に設けられた第２集熱部１０に集中するようになっており、第２反射部３６で反射した太陽熱は建屋Ｂの南側に設けられた第３集熱部１１に集中するようになっている。
【００６７】
第２集熱部１０は建屋Ｂの東側の外壁面Ｗから東方に離れた距離に立設状に配備されており、第３集熱部１１は建屋Ｂの南側の外壁面Ｗから南方に離れた距離に立設状に配備されている。これらの第２集熱部１０及び第３集熱部１１は、集光部と対向するよう、いずれも集熱面（熱交換面）を集光部と水平に向けて建屋Ｂの周囲Ｓの地面（床面）に立てかけるように設けられている。
【００６８】
上述した第５実施形態の発電装置１で発電する方法、言い換えれば第５実施形態の発電方法について説明する。
第５実施形態の発電方法において太陽熱を集熱する際には、屋上部Ｒの第１集熱部７に直接太陽熱を集熱すると共に、第１反射部３５で反射させた太陽熱を第２集熱部１０に、また第２反射部３６で反射させた太陽熱を第３集熱部１１に集熱する。このようにすれば、屋上部Ｒの第１集熱部７に加えて、建屋Ｂの周囲Ｓに設けられた第２集熱部１０及び第３集熱部１１でも太陽熱を集熱することができる。
【００６９】
なお、東向きの第２集熱部１０で集熱が可能な時間帯が、南向きの第３集熱部１１で集熱可能な時間帯と大きくずれているときには、第２実施形態で説明したような循環量調整手段１６を用い、温度測定器で計測された作動媒体Ｔの出側温度が降下した際に作動媒体Ｔの流量を減少させるように制御してもよい。また、第３実施形態で説明したような循環量調整手段１６を用い、圧力測定器で計測された作動媒体Ｔの出側圧力が降下した際に作動媒体Ｔの流量を減少させるように制御してもよい。
【００７０】
さらには、第４実施形態で説明したような循環量調整手段１６（電磁弁３１、図６参照）を用いて、作動媒体Ｔの循環経路を切り替えてもよい。
なお、第５実施形態におけるその他の構成については第２実施形態や第３実施形態と同じであるため、詳細な構成の説明については省略する。
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。集熱部２は、温水器として知られている太陽熱集熱器を転用することができ、本実施形態では平板型集熱器を用いているが、真空管型集熱器など他の太陽熱集熱器を用いてもよい。
【００７１】
なお、第１制御部２０〜第３制御部２２での制御については、作動媒体Ｔの出側温度に対する弁開度（弁の開閉）の関係をまとめたテーブルなどを予め入力しておき、これらのテーブルに基づいて第１制御弁２３〜第３制御弁２５の弁開度を調整することもできる。
その際、第１制御弁２３〜第３制御弁２５と対応する各集熱部の出側の作動媒体温度と、各集熱部と対応する流路における各制御弁の開度（弁の開閉）との関係をまとめた（関係が予め入力されている）テーブルを制御部毎に用意しておき、これらのテーブルに基づいて各集熱部毎に出側温度に対する流量を１対１の対応関係で（独立に）制御するようにしてもよい。
【００７２】
また、上述した第４実施形態では、太陽光の強度に応じて作動媒体Ｔを供給する経路を電磁弁３１で切り替える例を挙げた。しかし、太陽光の強度に応じて、第１実施形態〜第３実施形態にあるように第１配管１２、第２配管１３、第４配管１５を流通する作動媒体Ｔの流量を各配管に設けられた各制御弁を用いて個別に制御することもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１ バイナリ発電装置
２ 集熱部
３ 発電機
４ 凝縮器
５ 循環配管
６ 媒体循環ポンプ
７ 第１集熱部（蒸発器）
８ 膨張部
９ 発電部
１０ 第２集熱部（蒸発器）
１１ 第３集熱部（蒸発器）
１２ 第１配管
１３ 第２配管
１４ 第３配管
１５ スクリュロータ
１６ 循環量調整手段
１７ 第１温度測定器
１８ 第２温度測定器
１９ 第３温度測定器
２０ 第１制御部
２１ 第２制御部
２２ 第３制御部
２３ 第１制御弁
２４ 第２制御弁
２５ 第３制御弁
２６ 第１圧力測定器
２７ 第２圧力測定器
２８ 第３圧力測定器
２９ 第１太陽光強度測定器
３０ 第２太陽光強度測定器
３１ 電磁弁
３４ 制御部
３５ 第１反射部
３６ 第２反射部
Ｂ 建屋
Ｒ 建屋の屋上部
Ｓ 建屋の周囲
Ｗ 建屋の外壁面
Ｔ 作動媒体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽熱を利用したバイナリ発電装置及びバイナリ発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気タービンを回転させるほどの熱量を持たない低温の熱源から低沸点の作動媒体の熱サイクルに熱を移動し、この循環サイクル内で作動媒体を用いた発電を行う発電装置として、バイナリ発電装置がある。
バイナリ発電とは、２つの熱サイクルを併用して発電を行うものであり、バイナリ発電装置の熱源にはさまざまなものが用いられるが、以下の特許文献１〜特許文献８に示すように太陽熱を熱源とするものもある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、「高温媒体との熱交換により冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から供給される冷媒により駆動されるタービン発電機と、前記タービン発電機から排出される冷媒が冷温媒体との熱交換により冷媒を凝縮させる凝縮器と、上記凝縮器により凝縮された冷媒を蒸発器に供給するポンプとを有し、蒸発器、タービン発電機、凝縮器及びポンプを内部に上記冷媒が封入されたクローズドサイクルラインで接続」した発電装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、「太陽光を集光する集光手段と、該集光手段により集光された光に含まれる熱を集熱する集熱手段と、該記集熱手段により集熱した熱により加熱される媒体を内部に有した媒体管と、前記集光手段、前記集熱手段、及び前記媒体管を一体化する筐体と、を備え、前記集熱手段は、金属、又は／及び、カーボンを素材とした織物状の構造を備え、前記媒体管を挟み込んだ構成を有していることを特徴とする集熱装置」が開示されている。
【０００５】
上述した特許文献１及び特許文献２の発電装置は、屋根などの屋上部で太陽熱を集熱する集熱部を設けておき、集熱部で集熱した太陽熱を熱源としてバイナリ発電を行うものである。
一方、特許文献３〜特許文献８には、屋上部に集熱器を有するものではないが、反射鏡を用いて太陽熱を集熱したり、作動媒体の循環量を適確に制御したり、蒸発器が空焚き状態になることを防止したり、あるいは運転再開時の起動時間を短縮したりなどして、バイナリ発電を効率よく行う発電装置も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２８６０２４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２１９０８号公報
【特許文献３】特開平０２−２９３５６２号公報
【特許文献４】特開昭５９−１０７１４４号公報
【特許文献５】特開昭６０−００３４８８号公報
【特許文献６】特開昭６０−１３８３５７号公報
【特許文献７】特開昭６０−２２８７７７号公報
【特許文献８】特開平０４−２１９４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１及び特許文献２に開示された発電装置は、太陽熱を遮ることのない建屋の屋上部に集熱部を設けたもので、集熱する場所は建屋の屋上部に限られている。ところが、建屋の間取りや構造、あるいは建屋がどの方角を向くかによっては、建屋の屋上部であっても十分な集熱面積を得ることが困難な場合があり、十分な太陽熱を集熱できない場合がある。つまり、建屋の屋上部だけに集熱部を設ける場合には、集熱面積が不足して十分な発電量（発電効率）を得られない場合が起こりうる。
【０００８】
また、特許文献３〜特許文献８には発電量を高められる手段がさまざま開示されているので、建屋の屋上部でも十分な太陽熱を集熱できるように、これらの手段で得られる発電量の上昇や発電効率の向上を利用すればよいと考えることもできる。
しかし、特許文献３〜特許文献８の手段で得られる発電量の増加は原則としてわずかなものでしかない。つまり、特許文献３〜特許文献８に示すような手段は、屋上部だけでは発電量が根本的に不足している場合に、発電量の不足分を確実に補えるほど有効な手段とも言えない。
【０００９】
本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、集熱部を屋上部以外にも増設することで太陽熱の集熱量を増加して多くの発電量を得ることができる太陽熱を利用したバイナリ発電装置及びバイナリ発電方法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】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は次の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明の太陽熱を利用したバイナリ発電装置は、太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させる集熱部と、前記集熱部で生成された作動媒体の蒸気を用いて発電を行う発電機と、前記発電機に用いられた作動媒体の蒸気を冷温媒体（冷却水）と熱交換することによって、作動媒体を液体に凝縮させる凝縮器と、媒体循環ポンプとを有し、前記媒体循環ポンプによって前記集熱部、発電機、凝縮器の順に作動媒体を循環して発電を行う太陽熱を利用したバイナリ発電装置において、前記集熱部は、建屋の屋上部に加えて、当該建屋の外壁面及び／又は建屋の周囲に設置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記集熱部に集熱される太陽熱の熱量に応じて、前記集熱部に供給する作動媒体の流量を調整する循環量調整手段を備えていることが好ましい。
また、前記循環量調整手段は、前記集熱部から流出する作動媒体の温度を計測する温度測定器と、前記温度測定器で計測された作動媒体の温度が降下した際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
【００１２】
また、前記循環量調整手段は、前記集熱部から流出する作動媒体の出側圧力を計測する圧力測定器と、前記圧力測定器で計測された作動媒体の出側圧力が降下した際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
また、前記循環量調整手段は、前記集熱部には太陽光の強度を計測する太陽光強度測定器と、前記太陽光強度測定器で計測された太陽光の強度が低くなった際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、を備えていることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記集熱部のそれぞれに媒体循環ポンプからの作動媒体を分岐して供給する分岐流路が設けられていて、前記循環量調整手段には、作動媒体を供給する流路を分岐流路の中で選択的に切り替える切替部が備えられていることが好ましい。
前記集熱部に太陽光を反射させる反射部が、前記建屋の屋上部、建屋の外壁面又は建屋の周囲のいずれかに設けられていることが好ましい。
【００１４】
一方、太陽熱を利用したバイナリ発電方法は、太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させ、蒸発した作動媒体の蒸気を用いて発電を行い、発電に用いた作動媒体の蒸気を冷温媒体と熱交換して再び液体の作動媒体に戻す順序で、媒体循環ポンプによって作動媒体を循環させながら発電を行うバイナリ発電方法であって、前記太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させる集める集熱部を、建屋の屋上部に加えて、当該建屋の外壁面及び／又は建屋の周囲に設けておき、前記液体の作動媒体を、前記建屋の屋上部以外の集熱部にも供給して発電を行うことを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記集熱部に供給する前記作動媒体の流量を、集熱部に集熱される太陽熱の熱量に応じて調整することが好ましい。
また、前記作動媒体の流量を調整するに際しては、前記集熱部から流出する作動媒体の出側温度を計測し、計測された作動媒体の出側温度が降下した際に作動媒体の流量を減少させることが好ましい。
【００１６】
また、前記作動媒体の流量を調整するに際しては、前記集熱部から流出する作動媒体の出側圧力を計測し、計測された作動媒体の出側圧力が降下した際に作動媒体の流量を減少させること好ましい。
また、前記作動媒体の流量を調整するに際しては、前記集熱部に照射される太陽光の強度を計測し、計測された太陽光の強度が低くなった際に作動媒体の流量を減少させることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記集熱部のそれぞれに媒体循環ポンプからの作動媒体を分岐して供給する分岐流路を設けておき、前記作動媒体を供給する流路を分岐流路の中で選択的に切り替えること好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の太陽熱を利用したバイナリ発電装置及び太陽熱を利用したバイナリ発電方法によれば、集熱部を屋上部以外にも増設することで太陽熱の集熱量を増加させて多くの発電量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態の発電装置の説明図である。
【図２】第２実施形態の発電装置の説明図である。
【図３】第３実施形態の発電装置の説明図である。
【図４】第４実施形態の発電装置の説明図である。
【図５】第５実施形態の発電装置の説明図である。
【図６】第５実施形態の発電装置の変形例を説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１実施形態］
以下、本発明に係る太陽熱を利用したバイナリ発電装置１（以下、発電装置１と呼ぶことがある）の実施形態を示している。
図１に示すように、第１実施形態の発電装置１は、建屋Ｂや建屋Ｂの周囲に射し込む太陽光による熱を熱源として利用して発電を行うものであって、太陽熱を集めて液体の作動媒体Ｔを蒸発させる集熱部２と、この集熱部２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を用いて発電を行う発電機３と、この発電機３に用いられた作動媒体Ｔの蒸気を冷温媒体（冷却水）と熱交換することによって、作動媒体Ｔを液体に凝縮させる凝縮器４とを有している。これらの集熱部２、発電機３、凝縮器４は作動媒体Ｔを循環させる閉ループ状の循環配管５により接続されており、この循環配管５には作動媒体Ｔを集熱部２から発電機３・凝縮器４を経由して集熱部２に帰還する順に循環させる媒体循環ポンプ６が備えられている。
【００２１】
まず、本発明のバイナリ発電装置１が設けられる建屋Ｂについて説明する。図１に示すように、建屋Ｂには一般の住宅以外にも小規模建屋や、マンション、商業ビル、オフィスビル、工場、倉庫などの中・大規模建屋が含まれる。このような建屋Ｂの最上部には屋根やベランダなどの屋上部Ｒが設けられており、上述した集熱部２はこの建屋Ｂの屋上部Ｒに設けられている。なお、本発明の屋上部Ｒには、ビルや学校などの屋上のように平坦な床面を備えた屋上のみでなく、瓦葺きやスレート葺きの家屋の屋根のように傾斜した場所であっても良い。このように傾斜した場所であっても集熱部２を敷設することは十分に可能であるからである。
【００２２】
次に、第１実施形態の発電装置１を構成する集熱部２、発電機３、凝縮器４及び媒体循環ポンプ６について説明する。
図１に示すように、集熱部２（後述する第１集熱部７に対応）は、建屋Ｂに射し込んだ太陽光から熱を集熱して、液体の作動媒体Ｔを蒸発させて作動媒体Ｔの蒸気を生成するものである。集熱部２は、一般に温水器として知られている強制循環型の太陽熱集熱器を転用したものであり、本実施形態では平板型集熱器を用いている。集熱部２は、屋上部Ｒの表面に沿って蛇行するように配管（作動媒体流路）が配備されており、屋上部Ｒの広い面積から太陽熱を効率よく集められるようになっている。
【００２３】
集熱部２は、建屋Ｂの屋上部Ｒにおける太陽光が十分に当たる部分に設置されている。図例の集熱部２の左下側には、入側の循環配管５が配備されており、入側の循環配管５を経由して液体の作動媒体Ｔが集熱部２に供給されている。また、図例の集熱部２の右上側には出側の循環配管５が配備されており、出側の循環配管５を通じて集熱部２で液体から蒸気に気化（蒸発）した作動媒体Ｔを発電機３の膨張部８に送ることができるようになっている。
【００２４】
上述した集熱部２に供給される作動媒体Ｔは、例えばペンタン、ヘキサンや代替フロン（Ｒ２４５ｆａ）のような低沸点の有機媒体である。このような低沸点の有機媒体を用いることにより、集熱部２で集められた太陽熱を熱源とするだけでも十分に蒸発が可能となっている。集熱部２に集められた太陽熱で気化した作動媒体Ｔの蒸気は上述した集熱部２の出側の循環配管５を通じて発電機３の膨張部８に送られる。
【００２５】
発電機３は、集熱部２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を利用して発電を行うものである。発電機３は、集熱部２から送られてきた作動媒体Ｔの蒸気を膨張させ、膨張前後の蒸気の圧力差を利用してスクリュロータ１５を回転駆動する膨張部８と、このスクリュロータ１５の回転力を利用して発電を行う発電部９と、を有している。図例の発電機３の左側には集熱部２の出側（膨張部８の入側）の循環配管５が接続されており、集熱部２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を導入できるようになっている。また、図例の発電機３の右側には凝縮器４の入側（膨張部８の出側）の循環配管５が接続されており、発電に用いられた後（仕事をした後）の作動媒体Ｔを凝縮器４に送ることができるようになっている。
【００２６】
凝縮器４は、発電機３で発電に使用された作動媒体Ｔの蒸気を、冷温媒体（冷却水）と熱交換することによって、作動媒体Ｔの蒸気を液体に凝縮させている。具体的には、凝縮器４は熱交換器となっていて、１次側に供給された発電後の作動媒体Ｔの蒸気を２次側に供給された冷温媒体（冷却水）と熱交換することにより、作動媒体Ｔの蒸気を凝縮して作動媒体Ｔの液体を生成することができるようになっている。凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体Ｔは、媒体循環ポンプ６に送られる。
【００２７】
媒体循環ポンプ６は、凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体Ｔを集熱部２に圧送するものである。図例の媒体循環ポンプ６の右側には入側（凝縮器４の出側）の循環配管５が接続されており、凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体Ｔを供給できるようになっている。また、図例の媒体循環ポンプ６の左側には出側（集熱部２の入側）の循環配管５が接続されており、作動媒体Ｔを集熱部２に圧送できるようになっている。
【００２８】
このようにして作動媒体Ｔは、媒体循環ポンプ６→屋上部Ｒの集熱部２→発電機３（膨張部８）→凝縮器４→媒体循環ポンプ６の順に閉ループ状に形成された循環配管５を循環し、このとき発電機３（発電部９）で発電が行われる。
ところで、建屋Ｂの屋上部Ｒは、一般的に建屋Ｂの最上部に設けられており、通常このような最上部では遮られることなく太陽の光が差し込むため、集熱部２を設ける場所としては最も相応しい。
【００２９】
しかし、建屋Ｂの屋上部Ｒに集熱部２を設けた場合であっても、必要とする発電量をまかなえない場合は考えられる。例えば、建屋Ｂが小規模建屋で屋上部Ｒだけでは必要な集熱面積が取れない場合、あるいは、建屋Ｂの屋上部Ｒが北側に向かって傾斜している屋根などである場合、このように北側を向く屋根には太陽熱は届きにくく十分な量の太陽熱を確保できない虞がある。また、ヘリポートやその他の設備が屋上部Ｒに設けられていて、屋上部Ｒに十分な設置スペースを確保できないような場合にも、屋上部Ｒに十分な設置スペースが得られず必要な発電量が得られない可能性がある。また、日射方向は変化するものであるため、季節や時間帯によって集熱率が悪くなる可能性がある。
【００３０】
そこで、本発明の発電装置１では、集熱部２は、建屋Ｂの屋上部Ｒに加えて、この建屋Ｂの外壁面Ｗ及び／又は建屋Ｂの周囲Ｓに設置されている。つまり、建屋Ｂの屋上部Ｒに設けられた集熱部２を第１集熱部７とすると、本発明の発電装置１はこの建屋Ｂの外壁面Ｗ及び／又は建屋Ｂの周囲Ｓに、第１集熱部７とは別の第２集熱部１０を設けたものということもできる。
【００３１】
なお、以降の説明では、屋上部Ｒの集熱部２を「第１集熱部７」、建屋Ｂの外壁面Ｗや建屋Ｂの周囲Ｓに設置された集熱部２を「第２集熱部１０」や「第３集熱部１１」と呼んで、両者を区別して説明する。
第２集熱部１０及び第３集熱部１１は、上述した屋上部Ｒの第１集熱部７と同様に、強制循環型の太陽熱集熱器を用いて太陽熱を集熱するものである。その構造は、第１集熱部７とほぼ同じであり、屋上部Ｒの表面に沿って蛇行する配管（作動媒体流路）を備えている。
【００３２】
本実施形態では、第１集熱部７以外の集熱部２として第２集熱部１０と第３集熱部１１との２つの集熱部２が建屋Ｂの外壁面Ｗに設けられている例を挙げている。しかしながら、本発明の発電装置１では第１集熱部７以外の集熱部２として第２集熱部１０のみが設けられていても良いし、第１集熱部７以外の集熱部２が３箇所以上設けられていても良い。また、第２集熱部１０または第３集熱部１１のいずれか一方を建屋Ｂの外壁面Ｗではなく建屋Ｂの周囲Ｓに設けても良いし、両方を建屋Ｂの周囲Ｓに設けても良い。
【００３３】
なお、上述した「建屋Ｂの周囲Ｓ」とは、建屋Ｂの屋上部Ｒ及び外壁面Ｗを除く場所であって、循環配管５での放熱や伝熱による作動媒体の温度ロスがあまり問題とならないように建屋Ｂからあまり離れていない場所、具体的には家屋の庭や建屋Ｂが設けられた敷地内の空きスペース、あるいは建屋Ｂの敷地に隣接した空きスペースなどを意味する。
第１実施形態の発電装置１では、第２集熱部１０は、建屋Ｂの外壁面Ｗのうち日当たりの良い外壁面Ｗ、例えば、東方向を向く外壁面Ｗに設けられているとする。
【００３４】
第３集熱部１１は、建屋Ｂの外壁面Ｗのうち、第２集熱部１０に隣接した外壁面Ｗであって、太陽の光が当たる外壁面Ｗ、例えば、南向きの外壁面Ｗに設けられているとする。このような第２集熱部１０を設ければ昼間に比べて陽が差し込みにくい朝方にも太陽熱を効率良く集熱でき、一日を通して高い発電効率を実現することができる。
上述した第２集熱部１０及び第３集熱部１１には、第１集熱部７に作動媒体Ｔを供給する循環配管５（第１配管１２）から分岐された分岐配管がそれぞれ接続されており、これらの分岐配管を介して作動媒体Ｔの一部が供給されている。
【００３５】
これらの分岐配管は第１集熱部７をバイパスするように第１集熱部７の入側に接続された循環配管に対して並列に設けられる循環配管であり、第１実施形態では、媒体循環ポンプ６から送り出された作動媒体Ｔは、第１集熱部７の入側に接続された循環配管（以降、第１配管１２という）と、第２集熱部１０の入側に接続された循環配管（以降、第２配管１３という）と、第３集熱部１１の入側に接続された循環配管（以降、第３配管１４という）との３本の循環配管に分かれて作動媒体Ｔを送るようになっている。
【００３６】
具体的には、第２配管１３および第３配管１４は媒体循環ポンプ６から第１集熱部７に向かう中途の第１配管１２から分岐している。また、第２集熱部１０の出側および第３集熱部１１の出側にそれぞれ接続された循環配管は、第１集熱部７の出側に接続された循環配管と共に膨張部８の入側へ接続される。
次に、第１実施形態の発電装置１で発電する方法、言い換えれば本発明の発電方法について説明する。
【００３７】
本発明の発電方法は、太陽熱を集熱することで液体の作動媒体Ｔを蒸発させ、蒸発した作動媒体Ｔの蒸気を用いて発電を行い、発電に用いた作動媒体Ｔの蒸気を冷温媒体と熱交換して再び液体の作動媒体Ｔに戻す順序で、作動媒体Ｔを循環させながら発電を行うものであって、太陽熱を集める集熱部２を、建屋Ｂの屋上部Ｒに加えて、この建屋Ｂの外壁面Ｗ及び／又は建屋Ｂの周囲Ｓに設けておき、液体の作動媒体Ｔを建屋Ｂの屋上部Ｒ以外の集熱部２（上述した第２集熱部１０及び第３集熱部１１）にも供給して発電を行うことを特徴とするものである。
【００３８】
具体的には、まずこれらの第１集熱部７〜第３集熱部１１で太陽熱の集熱を行い、集熱された太陽熱を利用して液体の作動媒体Ｔを蒸発させ、作動媒体Ｔの蒸気を生成する。このようにして生成した作動媒体Ｔの蒸気は第１配管１２〜第３配管１４を通って発電機３の膨張部８に送られる。
発電機３の膨張部８では、第１集熱部７〜第３集熱部１１で生成された作動媒体Ｔの蒸気が膨張し、膨張前後の作動媒体Ｔの圧力差を利用してスクリュロータ１５が回転駆動し、このスクリュロータ１５の回転力を利用して発電機３の発電部９を駆動して発電が行われる。
【００３９】
発電機３の発電部９で発電に用いられた作動媒体Ｔの蒸気は、発電機３の出側の循環配管５を通じて凝縮器４に送られる。凝縮器４では、発電機３から送られてきた作動媒体Ｔの蒸気が冷却水と熱交換され、作動媒体Ｔが液体に凝縮される。
凝縮器４で凝縮された液体の作動媒体Ｔは媒体循環ポンプ６に送られ、媒体循環ポンプ６で圧送された液体の作動媒体Ｔは第１配管１２〜第３配管１４に分岐されて、第１集熱部７〜第３集熱部１１のそれぞれに再び送られる。
【００４０】
このようにして、作動媒体Ｔが媒体循環ポンプ６→第１集熱部７〜第３集熱部１１→発電機３（膨張部８）→凝縮器４→媒体循環ポンプ６の順に閉ループ状に形成された循環配管５を循環し、このとき発電機３で発電が行われる。
上述したように第２集熱部１０及び第３集熱部１１を建屋Ｂの外壁面Ｗや建屋Ｂの周囲Ｓに設ければ、建屋Ｂの外壁面Ｗや周囲Ｓでも太陽熱が集熱され、屋上部Ｒだけの場合より太陽熱を集熱する面積を大幅に広くすることができる。例えば、図例では２つの外壁面Ｗに第１集熱部７と同等かやや集熱面積の小さな第２集熱部１０や第３集熱部１１が設けられているので、これらの集熱面積を考慮すると太陽熱を集熱する面積は屋上部Ｒだけの場合より少なくとも２倍以上には増加している。それゆえ、本発明の発電装置１では発電に利用される太陽熱の量が飛躍的に増加し、十分な発電量を確保することが可能となる。
【００４１】
このように第２集熱部１０及び第３集熱部１１を併用することによって十分な発電量を確保することが可能となる発電装置１は、特に、建屋Ｂの屋上部Ｒに十分な第１集熱部７の設置スペースが確保できない場合や、第１集熱部７だけでは屋上部Ｒの傾斜方向などによって十分な集熱面積が得られない場合に有用である。
また、建屋Ｂの外壁面Ｗや建屋Ｂの周囲Ｓに第２集熱部１０及び第３集熱部１１を設ける場合に、前述のごとく、第２集熱部１０を東向き、第３集熱部１１を南向きに設ければ、太陽光が東方から差し込む午前〜日中にかけて活発に発電を行うことができる。逆に、第２集熱部１０を南向き、第３集熱部１１を西向きに設ければ、日中〜午後に活発に発電を行うことができる。このようにして第１実施形態の発電装置１では、第２集熱部１０及び第３集熱部１１を設置する向きを陽の差し込む方向に合わせて変えることで、一日を通じて太陽熱を絶えず集熱して、太陽熱を確実に集熱して効率の良い発電を行うことが可能となる。
［第２実施形態］
次に、本発明の発電装置１の第２実施形態について説明する。
【００４２】
図２に示すように、第２実施形態の発電装置１は、集熱部２に集熱される太陽熱の熱量に応じて、集熱部２に供給する作動媒体Ｔの流量を調整する循環量調整手段１６を備えたものである。
この循環量調整手段１６において作動媒体Ｔの循環量を調整（制御）する目安となる「集熱部２に集熱される太陽熱の熱量」とは、第１集熱部７〜第３集熱部１１のそれぞれから流出する作動媒体Ｔの出側温度、作動媒体Ｔの出側圧力、または各集熱部２に差し込む太陽光の強度などによって判断される。
【００４３】
以降の第２実施形態では、まず作動媒体Ｔの出側温度を用いて各集熱部２に集熱される太陽熱の熱量を判断し、判断された太陽熱の熱量に応じて各集熱部２に供給する作動媒体Ｔの流量（循環量）を調整する機構について説明する。
第２実施形態の循環量調整手段１６は、集熱部２から流出する作動媒体Ｔの出側温度を計測する温度測定器と、温度測定器で計測された作動媒体Ｔの出側温度が降下した際に作動媒体Ｔの流量を減少させるように制御する制御部と、を備えている。また、第２実施形態の循環量調整手段１６には、媒体循環ポンプ６から第１集熱部７〜第３集熱部１１に向かうそれぞれの第１配管１２〜第３配管１４に設けられて、これらの第１配管１２〜第３配管１４を流れる作動媒体Ｔの流量を制御する制御弁が設けられている。
【００４４】
次に、第２実施形態の循環量調整手段１６を構成する温度測定器、制御弁及び制御部について説明する。
図２に明示するように、温度測定器は、集熱部毎に設けられている。第１集熱部７の出側には、この第１集熱部７から出側に流出する作動媒体Ｔの温度を計測する第１温度測定器１７が設けられている。第２集熱部１０の出側には、この第２集熱部１０から出側に流出する作動媒体Ｔの温度を計測する第２温度測定器１８が設けられている。第３集熱部１１の出側には、第３集熱部１１から出側に流出する作動媒体Ｔの温度を計測する第３温度測定器１９が設けられている。具体的には、本実施の形態では、第１温度測定器１７が第１集熱部７の出側の循環配管に、第２温度測定器１８が第２集熱部１０の出側の循環配管に、第３温度測定器１９が第３集熱部１１の出側の循環配管にそれぞれ設けられている。これらの第１温度測定器１７〜第３温度測定器１９には例えば作動媒体Ｔの蒸気の温度を計測可能な熱電対などが用いられる。
【００４５】
第１温度測定器１７では、屋上部Ｒの第１集熱部７で集熱された太陽熱によって温度上昇した作動媒体Ｔの温度が計測されており、計測された作動媒体Ｔの出側温度が「第１集熱部７に集熱される太陽熱の熱量」を表す指標として第１制御部２０に出力される。第２温度測定器１８、第３温度測定器１９も同様な働きをし、その出力は第２制御部２１、第３制御部２２へ送られる。
【００４６】
制御弁は、第１集熱部７に対する入側の循環配管である第１配管１２に設けられて第１集熱部７に流れる作動媒体Ｔの循環量を調整する第１制御弁２３と、第２集熱部１０に対する入側の循環配管である第２配管１３に設けられて第２集熱部１０に流れる作動媒体Ｔの循環量を調整する第２制御弁２４と、第３集熱部１１に対する入側の循環配管である第３配管１４に設けられて第３集熱部１１に流れる作動媒体Ｔの循環量を調整する第３制御弁２５とを備えている。
【００４７】
第１制御弁２３、第２制御弁２４および第３制御弁２５は、それぞれに対応する後述の第１制御部２０、第２制御部２１または第３制御部２２からの指令に基づいて、弁開度の調整やＯＮ―ＯＦＦの切り替えが可能なものであり、これらの制御弁が設けられた循環配管（第１配管１２〜第３配管１４）を通って各集熱部へ供給する液体の作動媒体Ｔの循環量を増減できるようになっている。
【００４８】
制御部は、温度測定器で計測された作動媒体Ｔの温度に基づいて、各集熱部２を循環する作動媒体Ｔの流量を調整する制御弁を制御するものである。具体的には、制御部は、第１温度測定部で測定された作動媒体温度に基づいて第１制御弁２３を制御する第１制御部２０と、第２温度測定部で測定された作動媒体温度に基づいて第２制御弁２４を制御する第２制御部２１と、第３温度測定部で測定された作動媒体温度に基づいて第３制御弁２５を制御する第３制御部２２とを有している。
【００４９】
例えば、第１制御部２０、第２制御部２１および第３制御部２２には、所望の蒸気が得られる作動媒体Ｔの温度（例えば、作動媒体の沸点あるいは沸点より数℃高い温度）が閾値（設定値）として予め入力されている。そして、第１温度測定器１７〜第３温度測定器１９で測定された作動媒体Ｔの温度が閾値以上の場合は閾値を下回らない範囲で各制御弁を通過する流量を多くする。このように流量を多くすると、作動媒体Ｔの温度も下がる。それゆえ、作動媒体Ｔの温度が閾値まで下がってきた場合には、作動媒体Ｔの温度が下げどまる（作動媒体の温度が閾値となる）ように流量を少なくする。一方、作動媒体Ｔの温度が閾値未満の場合は、作動媒体Ｔの温度が閾値以上となるように各制御弁を通過する作動媒体Ｔの流量を０乃至０に近くなるように調整する。第１制御部２０〜第３制御部２２は、１つのコンピュータ又はＰＬＣなどで実現されていてもよいし、各制御部がそれぞれ１台ずつのコンピュータ乃至はＰＬＣで構成されていてもよい。
【００５０】
次に、上述した第２実施形態の発電装置１で発電する方法について説明する。
例えば、図２に示す如く、屋上部Ｒが南向きに傾斜した屋根であって、この屋根に第１集熱部７が設けられ、第２集熱部１０が東向きの外壁面Ｗに設けられ、第３集熱部１１が南向きの外壁面Ｗに設けられた建屋Ｂを考える。
朝方、建屋Ｂに差し込む太陽光からの熱を利用して発電を行う場合、東向きの第２集熱部１０には陽が強く差し込み、第２集熱部１０には多量の太陽熱が集熱されて作動媒体Ｔの温度（第２集熱部１０出側の温度）が上昇する。そこで、第２実施形態の発電装置１では、第２温度測定器１８で測定される作動媒体Ｔの温度の上昇に対応して第２制御部２１から第２制御弁２４に指令を送って、第２配管１３から第２集熱部１０へ向かう作動媒体Ｔの循環量を上げる。このようにすると、第２集熱部１０を流通する作動媒体Ｔの循環量が上がって第２集熱部１０から多量の太陽熱を効率良く集めることが可能となる。
【００５１】
屋上部Ｒに設けられた第１集熱部７においても同様に陽が強く差し込むため、第１温度測定器１７で測定される作動媒体Ｔ温度の上昇に対応して第１制御部２０から第１制御弁２３に指令を送って、第１配管１２を循環する作動媒体Ｔの循環量を上げる。これにより、第１集熱部７からも多量の太陽熱を効率良く集めることが可能となる。
これに対して、南向きの外壁面Ｗに設けられた第３集熱部１１に陽があまり差し込まない間、第３集熱部１１では第１集熱部７や第２集熱部１０ほど太陽熱を多量に集熱することはできない。このように集熱量の小さな間に第３集熱部１１に作動媒体Ｔを流量一定のまま流通させ続けると、集熱量が不足して十分に蒸気が生成できなくなったり作動媒体Ｔが液体のまま発電機３に流れ込んだりして、発電機３での発電効率を低下させてしまう虞がある。そこで、第３温度測定器１９で測定される作動媒体Ｔ温度に対応して第３制御部２２から第３制御弁２５に指令を送って、第３配管１４から第３集熱部１１へ向かう作動媒体Ｔの循環量を低下させるか、または作動媒体Ｔの循環を停止させる。これにより、発電装置１の発電効率を低下せしめることがなくなる。
【００５２】
一方、日中においては、南向きの第３集熱部１１に最も多量の太陽熱が集熱し、第３温度測定器１９で計測される作動媒体Ｔ温度も高くなる。それゆえ、第３制御部２２から第３制御弁２５に指令を送って第３配管１４から第３集熱部１１へ向かう作動媒体Ｔの循環量を高める。これに対して、第２集熱部１０では太陽熱が集まりにくくなり、第２温度測定器１８で計測される作動媒体Ｔ温度は低くなる。それゆえ、第２制御部２１から第２制御弁２４に指令を送って第２配管１３から第２集熱部１０へ向かう作動媒体Ｔの循環量を下げるようにする。
【００５３】
上述したように、異なる方角を向いて設置された第１集熱部７〜第３集熱部１１に対し、これらの集熱部２の出側の作動媒体温度で各集熱部２を流れる作動媒体Ｔの循環量を調整すれば、一日を通して安定して太陽熱を集熱することができ、発電装置１の発電効率を良好に維持することが可能となる。
［第３実施形態］
次に、本発明の発電装置１の第３実施形態について説明する。
【００５４】
図３に示すように、第３実施形態の発電装置１は、第２実施形態と同様に各集熱部２を流通する作動媒体Ｔの循環量、言い換えれば各集熱部７〜１１での集熱量を循環量調整手段１６を用いて調整するものである。第３実施形態が第２実施形態と異なっているのは、第３実施形態の循環量調整手段１６が、第１集熱部７〜第３集熱部１１のそれぞれから流出する作動媒体Ｔの圧力を用いて、各集熱部２への作動媒体Ｔの循環量を制御している点である。
【００５５】
すなわち、第３実施形態の循環量調整手段１６は、集熱部２から流出する作動媒体Ｔの圧力を計測する圧力測定器と、これらの圧力測定器で計測された作動媒体Ｔ圧力が降下した際に、各集熱部２を流通する作動媒体Ｔの流量を減少させるように制御する制御部と、を備えている。
圧力測定器は、集熱部毎に設けられている。第１集熱部７の出側には、この第１集熱部７から出側に流出する作動媒体Ｔの圧力を計測する第１圧力測定器２６が設けられている。第２集熱部１０の出側には、この第２集熱部１０から出側に流出する作動媒体Ｔの圧力を計測する第２圧力測定器２７が設けられている。第３集熱部１１の出側には、第３集熱部１１から出側に流出する作動媒体Ｔの圧力を計測する第３圧力測定器２８が設けられている。具体的には、本実施の形態では、第１圧力測定器２６が第１集熱部７の出側の循環配管に、第２圧力測定器２７が第２集熱部１０の出側の循環配管に、第３圧力測定器２８が第３集熱部１１の出側の循環配管にそれぞれ設けられている。これらの第１圧力測定器２６〜第３圧力測定器２８には例えば作動媒体Ｔの蒸気の圧力を計測可能な半導体圧力センサなどが用いられ、各集熱部２で加熱された作動媒体Ｔの圧力を「各集熱部２に集熱される太陽熱の熱量」として計測している。
【００５６】
例えば、第１制御部２０、第２制御部２１および第３制御部２２には、所望の蒸気が得られる作動媒体Ｔの圧力（例えば、作動媒体の沸点あるいは沸点＋数℃に対応する飽和蒸気圧）が閾値（設定値）として予め入力されている。そして、第１圧力測定器２６、第２圧力測定器２７、第３圧力測定器２８で測定された作動媒体Ｔの圧力が閾値以上の場合は閾値を下回らない範囲で各制御弁を通過する流量を多くする。このように流量を多くすると、作動媒体Ｔの圧力も下がる。それゆえ、作動媒体Ｔの圧力が閾値まで下がってきた場合には、作動媒体Ｔの圧力が下げどまる（作動媒体の圧力が閾値となる）ように流量を少なくする。一方、作動媒体Ｔの圧力が閾値未満の場合は、作動媒体Ｔの圧力が閾値以上となるように各制御弁を通過する作動媒体Ｔの流量を０乃至０に近くなるように調整する。
【００５７】
その他の構成や作動態様は、集熱部２出側の作動媒体Ｔの温度に代えて、集熱部２出側の作動媒体Ｔの圧力を利用する以外はほぼ同じであり、奏する作用効果もほぼ同様である故、詳細な説明は省略する。
［第４実施形態］
次に、本発明の発電装置１の第４実施形態について説明する。
【００５８】
図４に示すように、第４実施形態の発電装置１は、第２実施形態及び第３実施形態と同様に各集熱部７、１０および１１を流通する作動媒体Ｔの循環量、言い換えれば各集熱部７、１０および１１での集熱量を循環量調整手段１６を用いて調整するものである。
第４実施形態の循環量調整手段１６が第２実施形態や第３実施形態と異なっているのは、第４実施形態の循環量調整手段１６が「制御部の指令に基づいて作動媒体Ｔの循環流路を切り替え可能な電磁弁３１（切替部）」を有している点にある。加えて、第４実施形態に係る循環量調整手段１６は、集熱部２の近傍に配備された太陽光の強度を計測する太陽光強度測定器を有している。
【００５９】
太陽光強度測定器は、集熱部２で十分な太陽熱が集熱できるかどうかを、集熱部２に当たっている太陽光の強度で判断するものである。この太陽光強度測定器で測定される「太陽光の強度」としては太陽光の照度（放射照度）や輝度などを用いることができ、太陽光強度測定器には照度計（光度計）などが用いられる。太陽光強度測定器には、第２集熱部１０に設けられた建屋Ｂの外壁面Ｗに取り付けられた第１太陽光強度測定器２９と、第３集熱部１１に設けられた建屋Ｂの外壁面Ｗに取り付けられた第２太陽光強度測定器３０とがある。
【００６０】
第１太陽光強度測定器２９では第２集熱部１０に差し込む太陽光の強度が、また第２太陽光強度測定器３０では第３集熱部１１に差し込む太陽光の強度が計測されており、これらの測定器で測定された照度は制御部３４に送られる。
制御部３４は、第１太陽光強度測定器２９や第２太陽光強度測定器３０で計測された作動媒体Ｔの太陽光の強度（照度）に基づいて、太陽光の強度が相対的に低くなった集熱部へと流れる作動媒体Ｔの循環を停止させ、太陽光の強度が相対的に高くなった集熱部への作動媒体Ｔの循環を開始させるように制御するものである。この制御部３４には、各太陽光強度測定器で測定した太陽光の強度を比較した結果に基づいて、太陽光の強度が相対的に低くなった集熱部と太陽光の強度が相対的に高くなった集熱部とで作動媒体Ｔを循環させる循環流路を切り替えるべく電磁弁３１に指令を送っている。
【００６１】
本実施形態の電磁弁３１は、媒体循環ポンプ６から送られてきた作動媒体Ｔの流路を、２つ循環経路間で切り替える（選択する）ものである。
図例では、電磁弁３１で選択可能な２つの循環経路は、第１配管１２及び第３配管１４の双方に作動媒体Ｔを流す経路（以降、第１経路という）と、第１配管１２及び第２配管１３の双方に作動媒体Ｔを流す経路（以降、第２経路という）との２つである。
【００６２】
上述した第４実施形態の発電装置１で発電する方法について説明する。
図４に示すように、第４実施形態の発電方法は、第１集熱部７、第２集熱部１０あるいは第３集熱部１１の各集熱部への作動媒体Ｔの供給を、第２集熱部１０に差し込む太陽光の強度及び第３集熱部１１に差し込む太陽光の強度に応じて調整するものである。つまり、各集熱部への作動媒体Ｔの供給を調整するに際しては、第２集熱部１０に差し込む太陽光の強度を第１太陽光強度測定器２９で計測すると共に、第３集熱部１１に差し込む太陽光の強度を第２太陽光強度測定器３０で計測し、両光強度測定器２９、３０で計測された太陽光の照度を比較した結果に基づいて、より強度の高い集熱部へ作動媒体Ｔを供給するように循環流路を切り替えるものである。
【００６３】
例えば、第１太陽光強度測定器２９で計測される太陽光の強度が低く、第２太陽光強度測定器３０で計測される太陽光の強度が高い際には、制御部３４では、作動媒体Ｔを供給する経路として第１配管１２及び第３配管１４のみを流れる第１経路が選択されるように電磁弁３１の弁位置を設定する（図４参照）。
逆に、第１太陽光強度測定器２９で計測される太陽光の強度が高く、第２太陽光強度測定器３０で計測される太陽光の強度が低い際には、制御部３４では、作動媒体Ｔを供給する経路として第１配管１２及び第２配管１３のみを流れる第２経路が選択されるように電磁弁３１の弁位置を設定する（図４の矢印の方向）。
【００６４】
このような場合に上述の電磁弁３１を用いれば、太陽の位置に合わせて作動媒体Ｔを流通させる経路を第１経路と第２経路との間で切り替えて、一日を通して効率よく太陽熱を集めて発電を行うことが可能となる。
［第５実施形態］
次に、本発明の発電装置１の第５実施形態について説明する。
【００６５】
図５に示すように、第５実施形態の発電装置１は、集熱部２に太陽熱を直接当てるのではなく、建屋Ｂの外壁面Ｗや周囲Ｓに当たっている太陽光を鏡で反射、集光させ、建屋Ｂの周囲Ｓに設けられた集熱部２に集熱することにより、効率的に太陽熱を集めて発電に利用するものである。このような反射を利用して集熱を行う発電装置１は、重量のある太陽熱集熱器からなる集熱部２を建屋Ｂの外壁面Ｗに取り付けなくても済み、建屋Ｂから離れた位置に集熱部２を設置するので、敷設の観点から有利である。
【００６６】
具体的には、第５実施形態の発電装置１は、太陽熱（太陽光）を反射させる反射部と、反射部で反射された太陽熱を集熱する集熱部２とで構成されている。この反射部は、建屋Ｂの屋上部Ｒ、建屋Ｂの外壁面Ｗ又は建屋Ｂの周囲Ｓのいずれかに設けられていて、建屋Ｂから離れた位置にある集熱部２に反射させた太陽熱を集められるようになっている。
図５に示すように、反射部は、建屋Ｂの東向きの外壁面Ｗに設けられて第２集熱部１０に太陽熱を反射させている第１反射部３５と、建屋Ｂの南向きの外壁面Ｗに設けられて第３集熱部１１に太陽熱を反射させている第２反射部３６とを有している。第１反射部３５及び第２反射部３６は、いずれも凹面鏡であって、建屋Ｂの外壁面Ｗから距離をあけた焦点に向けて太陽熱（太陽光）を集中（集光）できるようになっている。この第１反射部３５で反射した太陽熱は建屋Ｂの東側に設けられた第２集熱部１０に集中するようになっており、第２反射部３６で反射した太陽熱は建屋Ｂの南側に設けられた第３集熱部１１に集中するようになっている。
【００６７】
第２集熱部１０は建屋Ｂの東側の外壁面Ｗから東方に離れた距離に立設状に配備されており、第３集熱部１１は建屋Ｂの南側の外壁面Ｗから南方に離れた距離に立設状に配備されている。これらの第２集熱部１０及び第３集熱部１１は、集光部と対向するよう、いずれも集熱面（熱交換面）を集光部と水平に向けて建屋Ｂの周囲Ｓの地面（床面）に立てかけるように設けられている。
【００６８】
上述した第５実施形態の発電装置１で発電する方法、言い換えれば第５実施形態の発電方法について説明する。
第５実施形態の発電方法において太陽熱を集熱する際には、屋上部Ｒの第１集熱部７に直接太陽熱を集熱すると共に、第１反射部３５で反射させた太陽熱を第２集熱部１０に、また第２反射部３６で反射させた太陽熱を第３集熱部１１に集熱する。このようにすれば、屋上部Ｒの第１集熱部７に加えて、建屋Ｂの周囲Ｓに設けられた第２集熱部１０及び第３集熱部１１でも太陽熱を集熱することができる。
【００６９】
なお、東向きの第２集熱部１０で集熱が可能な時間帯が、南向きの第３集熱部１１で集熱可能な時間帯と大きくずれているときには、第２実施形態で説明したような循環量調整手段１６を用い、温度測定器で計測された作動媒体Ｔの出側温度が降下した際に作動媒体Ｔの流量を減少させるように制御してもよい。また、第３実施形態で説明したような循環量調整手段１６を用い、圧力測定器で計測された作動媒体Ｔの出側圧力が降下した際に作動媒体Ｔの流量を減少させるように制御してもよい。
【００７０】
さらには、第４実施形態で説明したような循環量調整手段１６（電磁弁３１、図６参照）を用いて、作動媒体Ｔの循環経路を切り替えてもよい。
なお、第５実施形態におけるその他の構成については第２実施形態や第３実施形態と同じであるため、詳細な構成の説明については省略する。
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。集熱部２は、温水器として知られている太陽熱集熱器を転用することができ、本実施形態では平板型集熱器を用いているが、真空管型集熱器など他の太陽熱集熱器を用いてもよい。
【００７１】
なお、第１制御部２０〜第３制御部２２での制御については、作動媒体Ｔの出側温度に対する弁開度（弁の開閉）の関係をまとめたテーブルなどを予め入力しておき、これらのテーブルに基づいて第１制御弁２３〜第３制御弁２５の弁開度を調整することもできる。
その際、第１制御弁２３〜第３制御弁２５と対応する各集熱部の出側の作動媒体温度と、各集熱部と対応する流路における各制御弁の開度（弁の開閉）との関係をまとめた（関係が予め入力されている）テーブルを制御部毎に用意しておき、これらのテーブルに基づいて各集熱部毎に出側温度に対する流量を１対１の対応関係で（独立に）制御するようにしてもよい。
【００７２】
また、上述した第４実施形態では、太陽光の強度に応じて作動媒体Ｔを供給する経路を電磁弁３１で切り替える例を挙げた。しかし、太陽光の強度に応じて、第１実施形態〜第３実施形態にあるように第１配管１２、第２配管１３、第４配管１５を流通する作動媒体Ｔの流量を各配管に設けられた各制御弁を用いて個別に制御することもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１ バイナリ発電装置
２ 集熱部
３ 発電機
４ 凝縮器
５ 循環配管
６ 媒体循環ポンプ
７ 第１集熱部（蒸発器）
８ 膨張部
９ 発電部
１０ 第２集熱部（蒸発器）
１１ 第３集熱部（蒸発器）
１２ 第１配管
１３ 第２配管
１４ 第３配管
１５ スクリュロータ
１６ 循環量調整手段
１７ 第１温度測定器
１８ 第２温度測定器
１９ 第３温度測定器
２０ 第１制御部
２１ 第２制御部
２２ 第３制御部
２３ 第１制御弁
２４ 第２制御弁
２５ 第３制御弁
２６ 第１圧力測定器
２７ 第２圧力測定器
２８ 第３圧力測定器
２９ 第１太陽光強度測定器
３０ 第２太陽光強度測定器
３１ 電磁弁
３４ 制御部
３５ 第１反射部
３６ 第２反射部
Ｂ 建屋
Ｒ 建屋の屋上部
Ｓ 建屋の周囲
Ｗ 建屋の外壁面
Ｔ 作動媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させる集熱部と、前記集熱部で生成された作動媒体の蒸気を用いて発電を行う発電機と、前記発電機に用いられた作動媒体の蒸気を冷温媒体と熱交換することによって、作動媒体を液体に凝縮させる凝縮器と、媒体循環ポンプとを有し、前記媒体循環ポンプによって前記集熱部、発電機、凝縮器の順に作動媒体を循環して発電を行う発電装置において、
前記集熱部が、建屋の屋上部に加えて、当該建屋の外壁面及び／又は建屋の周囲に設置されていることを特徴とする太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項２】
前記集熱部に集熱される太陽熱の熱量に応じて、前記集熱部に供給する作動媒体の流量を調整する循環量調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項３】
前記循環量調整手段は、
前記集熱部から流出する作動媒体の温度を計測する温度測定器と、
前記温度測定器で計測された作動媒体の温度が降下した際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項４】
前記循環量調整手段は、
前記集熱部から流出する作動媒体の出側圧力を計測する圧力測定器と、
前記圧力測定器で計測された作動媒体の出側圧力が降下した際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項５】
前記循環量調整手段は、
前記集熱部には太陽光の強度を計測する太陽光強度測定器と、
前記太陽光強度測定器で計測された太陽光の強度が低くなった際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項６】
前記集熱部のそれぞれに媒体循環ポンプからの作動媒体を分岐して供給する分岐流路が設けられていて、
前記循環量調整手段には、作動媒体を供給する流路を分岐流路の中で選択的に切り替える切替部が備えられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項７】
前記集熱部に太陽光を反射させる反射部が、前記建屋の屋上部、建屋の外壁面又は建屋の周囲のいずれかに設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項８】
太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させ、蒸発した作動媒体の蒸気を用いて発電を行い、発電に用いた作動媒体の蒸気を冷温媒体と熱交換して再び液体の作動媒体に戻す順序で、媒体循環ポンプによって作動媒体を循環させながら発電を行う発電方法であって、
前記太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させる集熱部を、建屋の屋上部に加えて、当該建屋の外壁面及び／又は建屋の周囲に設けておき、
前記液体の作動媒体を、前記建屋の屋上部以外の集熱部にも供給して発電を行うことを特徴とする太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項９】
前記集熱部に供給する前記作動媒体の流量を、集熱部に集熱される太陽熱の熱量に応じて調整することを特徴とする請求項８に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１０】
前記作動媒体の流量を調整するに際しては、
前記集熱部から流出する作動媒体の出側温度を計測し、計測された作動媒体の出側温度が降下した際に作動媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項９に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１１】
前記作動媒体の流量を調整するに際しては、
前記集熱部から流出する作動媒体の出側圧力を計測し、計測された作動媒体の出側圧力が降下した際に作動媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項９に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１２】
前記作動媒体の流量を調整するに際しては、
前記集熱部に照射される太陽光の強度を計測し、計測された太陽光の強度が低くなった際に作動媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項９に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１３】
前記集熱部のそれぞれに媒体循環ポンプからの作動媒体を分岐して供給する分岐流路を設けておき、
前記作動媒体を供給する流路を分岐流路の中で選択的に切り替えることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１】
太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させる集熱部と、前記集熱部で生成された作動媒体の蒸気を用いて発電を行う発電機と、前記発電機に用いられた作動媒体の蒸気を冷温媒体と熱交換することによって、作動媒体を液体に凝縮させる凝縮器と、媒体循環ポンプとを有し、前記媒体循環ポンプによって前記集熱部、発電機、凝縮器の順に作動媒体を循環して発電を行う発電装置において、
前記集熱部が、建屋の屋上部に加えて、当該建屋の外壁面及び／又は建屋の周囲に設置されていることを特徴とする太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項２】
前記集熱部に集熱される太陽熱の熱量に応じて、前記集熱部に供給する作動媒体の流量を調整する循環量調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項３】
前記循環量調整手段は、
前記集熱部から流出する作動媒体の温度を計測する温度測定器と、
前記温度測定器で計測された作動媒体の温度が降下した際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項４】
前記循環量調整手段は、
前記集熱部から流出する作動媒体の出側圧力を計測する圧力測定器と、
前記圧力測定器で計測された作動媒体の出側圧力が降下した際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項５】
前記循環量調整手段は、
前記集熱部には太陽光の強度を計測する太陽光強度測定器と、
前記太陽光強度測定器で計測された太陽光の強度が低くなった際に作動媒体の流量を減少させるように制御する制御部と、
を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項６】
前記集熱部のそれぞれに媒体循環ポンプからの作動媒体を分岐して供給する分岐流路が設けられていて、
前記循環量調整手段には、作動媒体を供給する流路を分岐流路の中で選択的に切り替える切替部が備えられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項７】
前記集熱部に太陽光を反射させる反射部が、前記建屋の屋上部、建屋の外壁面又は建屋の周囲のいずれかに設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽熱を利用したバイナリ発電装置。
【請求項８】
太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させ、蒸発した作動媒体の蒸気を用いて発電を行い、発電に用いた作動媒体の蒸気を冷温媒体と熱交換して再び液体の作動媒体に戻す順序で、媒体循環ポンプによって作動媒体を循環させながら発電を行う発電方法であって、
前記太陽熱で液体の作動媒体を蒸発させる集熱部を、建屋の屋上部に加えて、当該建屋の外壁面及び／又は建屋の周囲に設けておき、
前記液体の作動媒体を、前記建屋の屋上部以外の集熱部にも供給して発電を行うことを特徴とする太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項９】
前記集熱部に供給する前記作動媒体の流量を、集熱部に集熱される太陽熱の熱量に応じて調整することを特徴とする請求項８に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１０】
前記作動媒体の流量を調整するに際しては、
前記集熱部から流出する作動媒体の出側温度を計測し、計測された作動媒体の出側温度が降下した際に作動媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項９に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１１】
前記作動媒体の流量を調整するに際しては、
前記集熱部から流出する作動媒体の出側圧力を計測し、計測された作動媒体の出側圧力が降下した際に作動媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項９に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１２】
前記作動媒体の流量を調整するに際しては、
前記集熱部に照射される太陽光の強度を計測し、計測された太陽光の強度が低くなった際に作動媒体の流量を減少させることを特徴とする請求項９に記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【請求項１３】
前記集熱部のそれぞれに媒体循環ポンプからの作動媒体を分岐して供給する分岐流路を設けておき、
前記作動媒体を供給する流路を分岐流路の中で選択的に切り替えることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の太陽熱を利用したバイナリ発電方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４０５９７（Ｐ２０１３−４０５９７Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９７２２（Ｐ２０１１−１７９７２２）
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１９日（２０１１．８．１９）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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