熱電コージェネレーションシステム
【課題】太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができるようにする。
【解決手段】太陽光を集める集光部３１と、集光部３１によって集められた太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部３２と、集熱部３２によって集められた熱を受けて吸熱反応を起こし、反応媒体を生成し、反応媒体が供給されて発熱反応を起こし、熱を発生させる反応器３３と、反応器３３において発生させられた熱を受け、高温部Ｈｐと低温部Ｌｐとの温度差に応じて電流を発生させる熱電変換部１３と、反応器３３において生成された反応媒体を反応器３３から排出し、排出した反応媒体を反応器３３に供給するための反応媒体給排装置とを有する。生成された反応媒体が反応器３３から排出され、反応媒体が反応器３３に供給されるので、反応器３３の温度を調整することができる。
【解決手段】太陽光を集める集光部３１と、集光部３１によって集められた太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部３２と、集熱部３２によって集められた熱を受けて吸熱反応を起こし、反応媒体を生成し、反応媒体が供給されて発熱反応を起こし、熱を発生させる反応器３３と、反応器３３において発生させられた熱を受け、高温部Ｈｐと低温部Ｌｐとの温度差に応じて電流を発生させる熱電変換部１３と、反応器３３において生成された反応媒体を反応器３３から排出し、排出した反応媒体を反応器３３に供給するための反応媒体給排装置とを有する。生成された反応媒体が反応器３３から排出され、反応媒体が反応器３３に供給されるので、反応器３３の温度を調整することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電コージェネレーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して利用することができるようにした発電ユニットが提供されている。
【０００３】
該発電ユニットにおいては、熱電変換モジュールに隣接させて蓄熱器が配設され、太陽光が熱電変換モジュールを照射している間は、太陽エネルギーが熱電変換モジュールによって電気エネルギーに変換されるとともに、蓄熱器に熱が蓄えられ、太陽光が熱電変換モジュールを照射しないときに、蓄熱器に蓄えられた熱の熱エネルギーが熱電変換モジュールによって電気エネルギーに変換され、電気エネルギーが利用されるようになっている（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】特開平７−７９７６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、前記従来の発電ユニットにおいては、蓄熱器の温度を調整することができないので、太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができない。
【０００６】
本発明は、前記従来の発電ユニットの問題点を解決して、太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができる熱電コージェネレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の熱電コージェネレーションシステムにおいては、太陽光を集める集光部と、該集光部によって集められた太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部と、該集熱部によって集められた熱を受けて吸熱反応を起こし、反応媒体を生成し、反応媒体が供給されて発熱反応を起こし、熱を発生させる反応器と、該反応器において発生させられた熱を受け、高温部と低温部との温度差に応じて電流を発生させる熱電変換部と、前記反応器において生成された反応媒体を反応器から排出し、排出した反応媒体を反応器に供給するための反応媒体給排装置とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱電コージェネレーションシステムにおいては、太陽光を集める集光部と、該集光部によって集められた太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部と、該集熱部によって集められた熱を受けて吸熱反応を起こし、反応媒体を生成し、反応媒体が供給されて発熱反応を起こし、熱を発生させる反応器と、該反応器において発生させられた熱を受け、高温部と低温部との温度差に応じて電流を発生させる熱電変換部と、前記反応器において生成された反応媒体を反応器から排出し、排出した反応媒体を反応器に供給するための反応媒体給排装置とを有する。
【０００９】
この場合、反応器において、集熱部によって集められた熱により吸熱反応が起こり、反応媒体が生成され、反応媒体が供給されて発熱反応が起こり、熱が発生させられるとともに、反応器において生成された反応媒体が反応器から排出され、反応媒体が反応器に供給されるので、反応器の温度を調整することができる。
【００１０】
したがって、熱電変換部において太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの制御ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における蓄熱モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における放熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における直接発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における蓄熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における通常発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における直接放熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における反応器温度の推移を表すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における反応器の反応率の推移を表すタイムチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における反応器の蓄積エネルギーの推移を表すタイムチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における水タンク内の温度の推移を表すタイムチャートである。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における水タンク内の水の量の推移を表すタイムチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第１のタイムチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第２のタイムチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第３のタイムチャートである。
【図１８】本発明の第３の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【図２０】蓄熱エネルギーの推移を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【００１４】
図において、１１は熱電コージェネレーションシステムであり、該熱電コージェネレーションシステム１１は、太陽エネルギーを吸収し、熱を蓄える太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２、該太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２からの熱を受け、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換部１３、該熱電変換部１３において発生させられた電流が送られ、電力が消費される電力消費部としての電気機器Ｌｄ、前記熱電変換部１３において熱を回収する熱回収装置１４、断熱材料によって形成され、反応媒体としての水を収容し、蓄えるための反応媒体収容部としての水タンク１５、該水タンク１５において熱を回収する熱回収装置１６等を備え、太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２と熱電変換部１３とが第１の配管系２１を介して、熱電変換部１３と熱回収装置１４とが第２の配管系２２を介して、太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２と水タンク１５とが第３の配管系２３を介して、水タンク１５と熱回収装置１６とが第４の配管系２４を介して接続される。前記水タンク１５及び第３の配管系２３によって反応媒体給排装置が構成される。
【００１５】
前記太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２は、太陽光を集める集光部３１、該集光部３１によって集められた太陽光が照射され、太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部３２、該集熱部３２によって集められた熱を蓄熱し、放熱する蓄熱部としての反応器３３等を備える。前記集光部３１は透明な材料、本実施の形態においては、ガラスから成る密閉された筐（きょう）体４１外に、前記集熱部３２は筐体４１内に配設され、集熱部３２及び筐体４１によって包囲された空間に前記反応器３３が形成される。前記筐体４１は、外壁及び内壁から成り、外壁と内壁との間の空間が真空にされるか、又は希ガスが充填（てん）されて断熱構造を形成する。また、内壁の内周面に長波長の赤外線を反射する膜が被覆される。筐体４１にガラス以外の断熱材料を使用することができるが、集光部３１と対向する部分には、断熱材料として、透明な材料、例えば、ガラスを使用するのが好ましい。
【００１６】
なお、前記筐体４１の所定の箇所には、反応器３３内の圧力を調整するための圧力調整部としての圧力調整弁４３が配設される。該圧力調整弁４３を操作することによって、反応器３３内の圧力を調整し、一定にすると、反応器３３の温度（以下「反応器温度」という。）Ｔを日射量に対応する２５０〔℃〕以上、かつ、３００〔℃〕以下の所定の温度（以下「蓄熱温度Ｔ１」という。）、例えば、２５０〔℃〕に維持することができる。
【００１７】
前記集光部３１は複数のレンズ３５をマトリックス状に並べることによって形成され、各レンズ３５の表面には、太陽光が反射されないように反射防止膜が被覆される。なお、本実施の形態においては、集光部３１及び集熱部３２を配設するようになっているが、集熱部３２だけを配設することができる。
【００１８】
また、集熱部３２の表面には、太陽光の赤外線成分の吸収効率を高くするとともに、放射による熱の損失を少なくするために、選択吸収膜、例えば、赤外線反射防止層及び吸収・蓄熱層から成る膜が被覆される。前記吸着・蓄熱層は、材料の表面を粗く加工することによって形成したり、ナノチューブ黒体、金属黒体等の膜を被覆することによって形成したりすることができる。
【００１９】
そして、前記反応器３３は、多孔質構造を有し、無機材料から成る、酸化マグネシウム／水（ＭｇＯ／Ｈ2 Ｏ）、塩化カルシウム／メチルアミン（ＣａＣｌ2 ／ＣＨ3 ＮＨ2 ）、酸化カルシウム／水（ＣａＯ／Ｈ2 Ｏ）、酸化カルシウム／酸化鉛／二酸化炭素（ＣａＯ／ＰｂＯ／ＣＯ2 ）等の蓄熱材（化学蓄熱材）、本実施の形態においては、酸化マグネシウム／水を充填することによって形成される。
【００２０】
なお、蓄熱材として酸化マグネシウム／水、酸化カルシウム／水等を使用する場合、水が、塩化カルシウム／メチルアミンを使用する場合、メチルアミンが、酸化カルシウム／酸化鉛／二酸化炭素（ＣａＯ／ＰｂＯ／ＣＯ2 ）を使用する場合、二酸化炭素がそれぞれ反応媒体とされる。
【００２１】
酸化マグネシウム／水は、水酸化マグネシウムと酸化マグネシウムとの可逆反応、
Ｍｇ（ＯＨ）2 ⇔ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ
によって蓄熱及び放熱を行う。そこで、反応器３３において、集熱部３２によって集められた熱によって水酸化マグネシウムを加熱すると、
Ｍｇ（ＯＨ）2 →ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ
の反応、すなわち、吸熱反応が起こり、酸化マグネシウム及び水が生成され、これに伴って蓄熱が行われる。なお、水は水蒸気の状態で生成される。
【００２２】
また、酸化マグネシウムに水を加えると、
ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2
の反応、すなわち、発熱反応が起こり、水酸化マグネシウムが生成され、熱が発生し、これに伴って放熱が行われる。
【００２３】
なお、無機材料のほかに、吸着材、水素吸蔵合金、有機材料等から成る蓄熱材を使用することができる。
【００２４】
そして、本実施の形態においては、前記熱電変換部１３にビスマス・テルル（Ｂｉ2 Ｔｅ3 ）系の熱電モジュールが使用される。該熱電モジュールは、金属板から成る高温部Ｈｐ、ｎ型半導体、ｐ型半導体、及び金属板から成る低温部Ｌｐを備え、高温部Ｈｐを加熱し、低温部Ｌｐを冷却することによって、低温部Ｌｐの金属板、ｎ型半導体、高温部Ｈｐの金属板、ｐ型半導体及び低温部Ｌｐの金属板の順に電流が流れる。本実施の形態においては、例えば、高温部Ｈｐを、２５０〔℃〕に、低温部Ｌｐを３０〔℃〕にしたときの発電効率が６〔％〕にされる。
【００２５】
また、前記第１の配管系２１は、反応器３３に埋設させて配設された熱交換器ｈｅ１、前記高温部Ｈｐに接触させて配設された熱交換器ｈｅ２、及び前記熱交換器ｈｅ１、ｈｅ２間に配設された第１、第２の弁としての開閉弁ｖｂ１、ｖｂ２を備える。
【００２６】
そして、前記第２の配管系２２は、前記低温部Ｌｐに配設された熱交換器ｈｅ３、前記熱回収装置１４、及び熱交換器ｈｅ３と熱回収装置１４との間に配設された第３、第４の弁としての開閉弁ｖｂ３、ｖｂ４を備える。
【００２７】
また、前記第３の配管系２３は、前記反応器３３において吸熱反応によって生成された水蒸気を収集し、水タンク１５に排出するための反応媒体排出管としての水蒸気排出管４５、水タンク１５に収容され、蓄えられた水を反応器３３に供給するための反応媒体供給管としての水供給管４６、前記水蒸気排出管４５における所定の位置に配設され、逆止弁構造を有する第５の弁としての圧力弁ｖｂ５、前記水供給管４６における所定の位置に配設された第６の弁としての開閉弁ｖｂ６等を有する。
【００２８】
前記水蒸気排出管４５においては、圧力弁ｖｂ５より上流側、すなわち、反応器３３側の圧力と、圧力弁ｖｂ５より下流側、すなわち、水タンク１５側の圧力との圧力差によって圧力弁ｖｂ５が開かれ、水蒸気が水タンク１５に流れるようになっているが、水蒸気排出管４５に、圧力弁に代えて開閉弁を配設し、該開閉弁をソレノイド等によって開くことにより水蒸気を流すことができる。また、前記水供給管４６においては、水タンク１５内の水が自重で反応器３３に供給されるようになっているが、ポンプを配設し、該ポンプによって反応器３３に供給することができる。本実施の形態においては、筐体４１に配設された図示されない圧力開放弁を開くことによって、反応器３３内の圧力を低くし、自重による水の反応器３３への供給を促進させるようにしている。
【００２９】
そして、前記水蒸気排出管４５の筐体４１内の部分に排出部４５ａが形成され、該排出部４５ａに、水蒸気を排出部４５ａ内に収集し、排出するための図示されない複数の穴が形成され、前記水供給管４６の筐体４１内の部分に供給部４６ａが形成され、該供給部４６ａに、水を前記反応器３３内に供給し、噴出させるための図示されない複数の穴が形成される。供給部４６ａの前記各穴に噴霧ノズルが配設され、該噴霧ノズルによって反応器３３内に水が噴射される。
【００３０】
また、前記第４の配管系２４は、水タンク１５内に配設され、水タンク１５に排出された水蒸気を凝縮させて水にするための熱交換器ｈｅ４、該熱交換器ｈｅ４と前記熱回収装置１６との間に配設された第７、第８の弁としての開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を備える。
【００３１】
次に、前記構成の熱電コージェネレーションシステム１１の制御装置について説明する。
【００３２】
図２は本発明の第１の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの制御ブロック図である。
【００３３】
図において、５０は熱電コージェネレーションシステム１１の全体の制御を行う制御部、５１は図示されないキー、ボタン等の操作要素を備えた操作部、５２は図示されないＬＥＤ画面等の表示要素を備えた表示部である。
【００３４】
なお、前記制御部５０は、コンピュータとして機能する図示されない演算部としてのＣＰＵ、図示されない記憶装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを備える。また、前記操作部５１は、タッチパネルによって形成することもでき、その場合、表示部としても機能する。
【００３５】
そして、５３は前記集光部３１に配設され、日射量を検出する日射量検出部としての日射量センサ、５４は集光部３１に配設され、集光部３１の温度を検出する集光用の温度検出部としての集光部温度センサ、５５は前記反応器３３に配設され、前記反応器温度Ｔを検出する蓄熱・放熱用の温度検出部としての反応器温度センサ、５６は反応器３３に配設され、反応器３３内の圧力を検出する蓄熱・放熱用の圧力検出部としての反応器圧力センサ、５８は前記高温部Ｈｐに配設され、高温部Ｈｐの温度を検出する第１の熱電用の温度検出部としての高温部温度センサ、５９は前記低温部Ｌｐに配設され、低温部Ｌｐの温度を検出する第２の熱電用の温度検出部としての低温部温度センサ、４３は圧力調整弁、６０は前記電気機器Ｌｄで消費される電力を検出する電力検出部としての電力計、６１は前記水蒸気排出管４５の所定の箇所に配設され、水蒸気の流量を検出する第１の流量検出部としての水蒸気流量計、６２は前記水供給管４６の所定の箇所に配設され、水の流量を検出する第２の流量検出部としての水流量計、６３は前記水タンク１５内に配設され、水タンク１５内の温度Ｔｗを検出する反応媒体用の温度検出部としてのタンク温度センサ、６４は水タンク１５内に配設され、水タンク１５内の圧力Ｐｗを検出する反応媒体用の圧力検出部としてのタンク圧力センサ、ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６〜ｖｂ８は開閉弁であり、ｖｂ５は圧力弁である。なお、本実施の形態において、前記日射量センサ５３は日射量を検出するようになっているが、日射の有無を検出することができる。
【００３６】
本実施の形態においては、操作者が、操作部５１を操作することによって、第１のモードとしての蓄熱モード、第２のモードとしての放熱発電モード、第３のモードとしての直接発電モード、第４のモードとしての蓄熱発電モード、第５のモードとしての通常発電モード及び第６のモードとしての直接放熱発電モードの各モードのうちの所定のモードを選択すると、圧力調整弁４３、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６が開閉され、熱電コージェネレーションシステム１１が選択されたモードで運転される。なお、操作者が、圧力調整弁４３、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を手動で開閉することによって、熱電コージェネレーションシステム１１を各モードで運転することもできる。
【００３７】
次に、前記熱電コージェネレーションシステム１１を運転するモードについて説明する。
【００３８】
図３は本発明の第１の実施の形態における蓄熱モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における放熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における直接発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における蓄熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における通常発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における直接放熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。なお、前記各図は簡素化されている。
【００３９】
まず、操作者が、操作部５１を操作して蓄熱モードを選択すると、制御部５０の図示されないモード設定処理手段としての蓄熱処理手段は、モード設定処理としての蓄熱処理を行い、圧力調整弁４３の開度を調整し、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を閉じ、開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱モードで運転する。該蓄熱モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光が集熱部３２に照射され（図３における矢印Ａ）、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達され、反応器３３が加熱される。その結果、反応器温度Ｔは前記蓄熱温度Ｔ１に維持される。
【００４０】
そして、反応器３３は蓄熱材として機能させられ、反応器３３において、水酸化マグネシウムが加熱され、
Ｍｇ（ＯＨ）2 →ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ
の吸熱反応が起こり、酸化マグネシウム及び高温の水が水蒸気の状態で生成される。これにより、反応器３３において蓄熱が行われる。
【００４１】
生成された水蒸気は排出部４５ａによって収集され、水タンク１５に排出される（図３における矢印Ｂ）。このとき、水蒸気の圧力で圧力弁ｖｂ５が開放される。なお、反応器３３は多孔質構造を有するので、水蒸気は反応器３３内を循環させられ、円滑に排出部４５ａに収集される。
【００４２】
水タンク１５に排出された水蒸気は、熱交換器ｈｅ４によって熱回収媒体としての水（冷却水）によって冷却されて凝縮し、反応器３３の圧力が１気圧である場合に、１００〔℃〕の水になる。前記冷却水は、水蒸気の凝縮に伴って加熱され、熱回収装置１６に送られ、熱回収装置１６において熱が回収される。なお、熱回収装置１６において回収された熱を、必要に応じて建物躯体、床等に蓄え、暖房用として利用することができる。また、熱回収装置１６において、熱回収媒体として冷媒を使用することができる。
【００４３】
この場合、前記蓄熱処理手段は、圧力調整弁４３の開度を調整することによって、反応器３３内の圧力を一定の値に維持する。これにより、水蒸気の圧力が一定になり、水タンク１５における凝縮熱が一定になるので、熱回収装置１６において一定の温度で熱を回収することができる。
【００４４】
また、操作者が、操作部５１を操作して放熱発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての放熱発電処理手段は、モード設定処理としての放熱発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｂ６を開き、開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を放熱発電モードで運転する。該放熱発電モードにおいて、水タンク１５内の水が水供給管４６を介して供給部４６ａに送られ（図４における矢印Ｃ）、供給部４６ａから反応器３３内に供給され、噴出される。
【００４５】
該反応器３３は蓄熱材として機能させられ、反応器３３において、酸化マグネシウムに水が加えられ、
ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2
の発熱反応が起こり、水酸化マグネシウムが生成され、熱が発生する。
【００４６】
反応器３３において発生した熱は、熱交換器ｈｅ１によって熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。そして、該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ（図４における矢印Ｄ）、熱回収装置１４において熱が回収される。なお、熱回収装置１４において回収された熱を、熱回収装置１６と同様に、必要に応じて建物躯体、床等に蓄え、暖房用として利用することができる。また、熱回収装置１６において、熱回収媒体として冷媒を使用したり、地熱で所定の温度に加熱された水を使用したりすることができる。
【００４７】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００４８】
この場合、前記放熱発電処理手段が、開閉弁ｖｂ６の開度を調整することによって、反応器３３に供給される水の量又は流速を一定にすると、反応器３３内の圧力（水蒸気分圧）が一定になる。したがって、反応器温度Ｔが前記蓄熱温度Ｔ１に維持されるので、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差を一定に維持することができる。その結果、効率の高い温度領域で熱電変換部１３による発電を行うことができる。なお、放熱発電処理手段は、開閉弁ｖｂ６の開度を調整するのに併せて圧力調整弁４３の開度を調整することができる。
【００４９】
また、操作者が、操作部５１を操作して直接発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての直接発電処理手段は、モード設定処理としての直接発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４を開き、開閉弁ｖｂ６〜ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転する。該直接発電モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光は集熱部３２に照射され、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達されるが、該反応器３３は熱伝達部材として機能させられ、吸熱反応及び発熱反応はいずれも起こらず、伝達された熱がそのまま熱交換器ｈｅ１に伝達される（図５における矢印Ｅ）。
【００５０】
そして、熱交換器ｈｅ１に伝達された熱は、熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ、熱回収装置１４において熱が回収される。
【００５１】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００５２】
この場合、反応器３３は多孔質構造を有するので、水蒸気は反応器３３内を循環させられ、円滑に熱を伝達する。
【００５３】
また、操作者が、操作部５１を操作して蓄熱発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての蓄熱発電処理手段は、モード設定処理としての蓄熱発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ７、ｖｂ８を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱発電モードで運転する。該蓄熱発電モードにおいて、集光部３１は集めた太陽光を集熱部３２に照射し（図６における矢印Ｆ）、集熱部３２は照射された太陽光を熱に変換し、変換した熱を反応器３３に伝達する。
【００５４】
該反応器３３は蓄熱材及び熱伝達部材として機能させられ、反応器３３において、集熱部３２から伝達された熱の所定の量、本実施の形態においては、５０〔％〕によって水酸化マグネシウムが加熱され、
Ｍｇ（ＯＨ）2 →ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ
の吸熱反応が起こり、酸化マグネシウム及び高温の水が水蒸気の状態で生成される。これにより、反応器３３において蓄熱が行われる。
【００５５】
生成された水蒸気は排出部４５ａに収集され、水タンク１５に排出される（図６における矢印Ｇ）。このとき、水蒸気の圧力で圧力弁ｖｂ５が開放される。
【００５６】
そして、水タンク１５に排出された水蒸気は、熱交換器ｈｅ４によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却されて凝縮し、１００〔℃〕の水になる。前記冷却水は、水蒸気の凝縮に伴って加熱され、熱回収装置１６に送られ、熱回収装置１６において熱が回収される。
【００５７】
また、前記反応器３３は、熱伝達部材としても機能させられるので、集熱部３２から伝達された熱の残り、すなわち、５０〔％〕をそのまま熱交換器ｈｅ１に伝達する（図６における矢印Ｈ）。
【００５８】
そして、熱交換器ｈｅ１に伝達された熱は、熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ、熱回収装置１４において熱が回収される。
【００５９】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００６０】
この場合、前記蓄熱発電処理手段は、開閉弁ｖｂ１、ｖｂ２の開度を調整し、熱交換器ｈｅ１、ｈｅ２を流れる水の量を設定することによって、集熱部３２から伝達された熱における、水酸化マグネシウムを加熱する熱の割合を調整する。
【００６１】
また、操作者が、操作部５１を操作して通常発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての通常発電処理手段は、モード設定処理としての通常発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４を開き、開閉弁ｖｂ６〜ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を通常発電モードで運転する。該通常発電モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光は集熱部３２に照射され（図７における矢印Ｉ）、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達されるが、該反応器３３は蓄熱材及び熱伝達部材として機能させられ、吸熱反応及び発熱反応はいずれも起こらず、反応器３３に伝達された熱、及び既に反応器３３に蓄えられた熱が熱交換器ｈｅ１に伝達される（図７における矢印Ｊ）。
【００６２】
そして、熱交換器ｈｅ１に伝達された熱は、熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ、熱回収装置１４において熱が回収される。
【００６３】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００６４】
この場合、反応器３３は多孔質構造を有するので、水蒸気は反応器３３内を循環させられ、円滑に熱を伝達する。
【００６５】
また、操作者が、操作部５１を操作して直接放熱発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての直接放熱発電処理手段は、モード設定処理としての直接放熱発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を直接放熱発電モードで運転する。該直接放熱発電モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光が集熱部３２に照射され（図８における矢印Ｋ）、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達されるが、該反応器３３は蓄熱材及び熱伝達部材として機能させられ、吸熱反応は起こらず、伝達された熱はそのまま熱交換器ｈｅ１に伝達される。
【００６６】
また、水タンク１５内の水が水供給管４６を介して供給部４６ａに送られ（図８における矢印Ｌ）、供給部４６ａから反応器３３内に供給され、噴出される。
【００６７】
該反応器３３は蓄熱材としても機能させられるので、反応器３３において、酸化マグネシウムに水が加えられ、
ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2
の発熱反応が起こり、水酸化マグネシウムが生成され、熱が発生する。
【００６８】
集熱部３２から反応器３３に伝達された熱及び反応器３３において発生した熱は、熱交換器ｈｅ１によって熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ（図８における矢印Ｍ）、熱回収装置１４において熱が回収される。
【００６９】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００７０】
この場合、前記直接放熱発電処理手段が、開閉弁ｖｂ６の開度を調整することによって、日射量に応じて、反応器３３に供給される水の量又は流速を設定すると、反応器３３内の圧力（水蒸気分圧）が一定になる。したがって、反応器温度Ｔが前記蓄熱温度Ｔ１に維持されるので、高温部Ｈｐと低温部Ｌｐとの温度差を維持することができる。その結果、効率の高い温度領域で熱電変換部１３による発電を行うことができる。なお、開閉弁ｖｂ６の開度を調整するのに併せて圧力調整弁４３の開度を調整することができる。
【００７１】
また、前記直接放熱発電処理手段は、開閉弁ｖｂ６の開度を調整することによって、高温部Ｈｐに伝達される熱の所定の量、本実施の形態においては、５０〔％〕を集熱部３２からの熱とし、残りの熱を反応器３３において発生させた熱とする。
【００７２】
次に、操作者が蓄熱発電モードを選択し、続いて、放熱発電モードを選択したときの反応器３３及び水タンク１５の状態について説明する。
【００７３】
図９は本発明の第１の実施の形態における反応器温度の推移を表すタイムチャート、図１０は本発明の第１の実施の形態における反応器の反応率の推移を表すタイムチャート、図１１は本発明の第１の実施の形態における反応器の蓄積エネルギーの推移を表すタイムチャート、図１２は本発明の第１の実施の形態における水タンク内の温度の推移を表すタイムチャート、図１３は本発明の第１の実施の形態における水タンク内の水の量の推移を表すタイムチャートである。
【００７４】
操作者が蓄熱発電モードを選択し、タイミングｔ０で、集光部３１による太陽光の集光が開始されると、集熱部３２は照射された太陽光を熱に変換し、変換した熱を反応器３３に伝達し、反応器３３を加熱する。その結果、図９に示されるように、タイミングｔ１で、反応器温度Ｔは前記蓄熱温度Ｔ１、例えば、２５０〔℃〕になり、その後、２５０〔℃〕に維持される。
【００７５】
この間、反応器３３において、水酸化マグネシウムが加熱されて吸熱反応が起こり、酸化マグネシウム及び水が生成される。これにより、反応器３３において蓄熱が行われる。したがって、図１０に示されるように、水酸化マグネシウムにおける、吸熱反応を起こした部分の割合、すなわち、反応器３３の反応率γが時間の経過に伴って大きくなり、図１１に示されるように、反応器３３に蓄えられるエネルギー、すなわち、蓄熱エネルギーＱが時間の経過に伴って大きくなる。
【００７６】
また、反応器３３において生成された水蒸気は水タンク１５に排出され、凝縮し、図１２及び１３に示されるように、水タンク１５内の水の温度Ｔｗは１００〔℃〕に維持され、水タンク１５内の水の量Ｓは時間の経過に伴って多くなる。
【００７７】
前述されたように、タイミングｔ１で、反応器温度Ｔが２５０〔℃〕になると、熱電変換部１３による発電が開始され、吸熱反応が継続し、反応率γが時間の経過に伴って大きくなる。この間、発電が行われるのに伴って蓄熱エネルギーＱの変化率が小さくなる。
【００７８】
そして、タイミングｔ２で、すべての水酸化マグネシウムの吸熱反応が終了し、図１０に示されるように、反応率γが１００〔％〕になると、図１３に示されるように、水タンク１５内の水の量Ｓは最大になる。これに伴って、蓄熱発電モードは終了する。
【００７９】
続いて、操作者が放熱発電モードを選択すると、水タンク１５内の水の反応器３３への供給が開始され、反応器３３において、酸化マグネシウムに水が加えられて発熱反応が起こり、水酸化マグネシウムが生成される。これにより、反応器３３において放熱が行われる。
【００８０】
したがって、図１３に示されるように、水タンク１５内の水の量Ｓは時間の経過に伴って少なくなり、図１０に示されるように、反応率γが時間の経過に伴って小さくなる。この間、発電が行われるのに伴って、図１１に示されるように、蓄熱エネルギーＱが時間の経過に伴って小さくなる。
【００８１】
そして、タイミングｔ３で、水タンク１５内の水の量Ｓが０〔ｌ〕になるとともに、すべての酸化マグネシウムの発熱反応が終了し、図１０に示されるように、反応率γが０〔％〕になる。これに伴って、放熱発電モードは終了する。
【００８２】
このように、本実施の形態においては、反応器３３において、集熱部３２によって集められた熱により吸熱反応が起こり、水が生成され、水が供給されて発熱反応が起こり、熱が発生させられるとともに、反応器３３において生成された水が反応器３３から排出され、水が反応器３３に供給されるので、反応器３３の温度を調整することができる。
【００８３】
したがって、熱電変換部１３において太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができる。
【００８４】
ところで、前述されたように、反応器３３の熱が熱交換器ｈｅ１、ｈｅ２を介して高温部Ｈｐに伝達されると、熱電変換部１３において、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられ、該電流が前記電気機器Ｌｄに送られ、該電気機器Ｌｄにおいて電力が利用される。
【００８５】
したがって、前記電気機器Ｌｄにおいて所定の電力が消費される場合、必要な電力、すなわち、要求電力に応じた熱を反応器３３から高温部Ｈｐに伝達する必要がある。
【００８６】
そこで、要求電力に応じて熱電コージェネレーションシステム１１を通常発電モード、放熱発電モード、直接発電モード及び直接放熱発電モードで運転するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００８７】
図１４は本発明の第２の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの動作を示すフローチャート、図１５は本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第１のタイムチャート、図１６は本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第２のタイムチャート、図１７は本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第３のタイムチャートである。
【００８８】
まず、熱電コージェネレーションシステム１１の作動が開始されると、制御部５０の図示されない反応器情報取得処理手段は、反応器情報取得処理を行い、反応器温度Ｔ及び日射量を読み込む（取得する。）（ステップＳ１）。続いて、前記制御部５０の図示されない蓄熱温度設定処理手段は、蓄熱温度設定処理を行い、前記ＲＯＭに形成された蓄熱温度マップを参照し、日射量に対応する蓄熱温度Ｔ１を読み出し、該蓄熱温度Ｔ１を設定する（ステップＳ２）。なお、前記蓄熱温度マップにおいて、日射量と蓄熱温度Ｔ１（２５０〔℃〕以上、かつ、３００〔℃〕以下の範囲内）とは、対応させて、日射量が多いほど蓄熱温度Ｔ１が高く、日射量が少ないほど蓄熱温度Ｔ１が低くなるように記録される。なお、蓄熱温度Ｔ１によって第１の基準温度が構成される。
【００８９】
そして、蓄熱温度設定処理手段は、圧力調整部としての圧力調整弁４３の開度を調整することによって、蓄熱部としての反応器３３内の圧力を変更し、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１になるように、蓄熱温度Ｔ１が高い場合、反応器３３内の圧力を高くし、蓄熱温度Ｔ１が低い場合、反応器３３内の圧力を低くする。
【００９０】
続いて、図１５に示されるように、タイミングｔ１１で、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１になると、前記蓄熱処理手段は、蓄熱処理を行い、圧力調整弁４３の開度を調整し、第１〜第４、第６の弁としての開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を閉じ、第７、第８の弁としての開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を開き、前記熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱モードで運転する（ステップＳ３）。該蓄熱モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光が集熱部３２に照射され、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達され、反応器３３が加熱される。
【００９１】
このとき、水蒸気の圧力で第５の弁としての圧力弁ｖｂ５が開放されるので、前記蓄熱処理手段は、圧力弁ｖｂ５の開度を調整しないが、前記開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８の開度を、圧力弁ｖｂ５の開度に応じて調整する。そのために、蓄熱処理手段は、第１の流量検出部としての前記水蒸気流量計６１によって検出された水蒸気の流量を読み込み、水蒸気の流量に応じて前記開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８の開度を調整する。
【００９２】
したがって、反応器３３において吸熱反応が起こり、図１５に示されるように、反応器温度Ｔは、蓄熱温度Ｔ１に維持される。なお、タイミングｔ１２で、すべての水酸化マグネシウムの吸熱反応が終了した後も、集熱部３２は照射された太陽光を熱に変換し続けるので、反応器温度Ｔは上昇し、蓄熱温度Ｔ１より高くなる。
【００９３】
そして、タイミングｔ１３で、反応器温度Ｔが、熱電コージェネレーションシステム１１の限界温度、すなわち、システム限界温度Ｔｍａｘになると、制御部５０の図示されない電力要求判断処理手段は、電力要求判断処理を行い、電力検出部としての前記電力計６０によって検出された電力を読み込み、電力消費部としての電気機器Ｌｄによって熱電変換部１３に対して電力が要求されるかどうか、すなわち、電力要求があるかどうかを判断する（ステップＳ４）。
【００９４】
電力要求がある場合、制御部５０の図示されない直接発電判断処理手段は、直接発電判断処理を行い、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができるかどうかを判断する（ステップＳ５、Ｓ６）。
【００９５】
そのために、前記直接発電判断処理手段は、前記蓄熱温度Ｔ１、反応媒体用の温度検出部としてのタンク温度センサ６３によって検出された反応媒体収容部としてのタンク１５内の温度Ｔｗ、タンク圧力センサ６４によって検出されたタンク１５内の圧力Ｐｗを読み込み、前記蓄熱温度Ｔ１、温度Ｔｗ及び圧力Ｐｗに基づいて、反応器３３における蓄熱エネルギーＱを算出する。そして、前記直接発電判断処理手段は、前記蓄熱エネルギーＱ及び日射量に基づいて、反応器３３において吸熱反応及び発熱反応がいずれも起こらず、伝達された熱をそのまま熱交換器ｈｅ１に伝達するだけで、熱電変換部１３において電気機器Ｌｄによって必要とされる電力を発生させることができるかどうかによって、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができるかどうかを判断する。
【００９６】
例えば、蓄熱エネルギーＱが、反応器３３における水酸化マグネシウムの重量によって決まる、反応器３３の定格の蓄熱エネルギー容量の５０〔％〕以上であり、かつ、日射量が十分に多い場合に、前記直接発電判断処理手段は、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができると判断する。
【００９７】
なお、本実施の形態において、直接発電判断処理手段は、前記蓄熱エネルギーＱ及び日射量に基づいて、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができるかどうかを判断するようになっているが、蓄熱エネルギーＱに代えて、電気機器Ｌｄによって要求される電力量（以下「要求電力量」という。）及び日射量に基づいて、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができるかどうかを判断することができる。その場合、前記要求電力判断処理手段によって、電力計６０によって検出された電力に基づいて前記要求電力量が算出される。
【００９８】
そして、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができない場合、前記通常発電処理手段は、通常発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４を開き、開閉弁ｖｂ６〜ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を通常発電モードで運転する（ステップＳ７）。この間、日射量が十分でない場合は、主として、反応器３３に蓄えられた熱を利用して発電が行われるので、図１６に示されるように、反応器温度Ｔは低くなる。
【００９９】
続いて、前記制御部５０の図示されない反応器温度判断処理手段は、反応器温度判断処理を行い、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１より高いかどうかを判断する（ステップＳ８）。
【０１００】
そして、図１６に示されるように、タイミングｔ１４で、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１になると、前記放熱発電処理手段は、放熱発電処理を行い、前記蓄熱エネルギーＱ及び日射量が十分ではないと判断し、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を開き、開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を放熱発電モードで運転する（ステップＳ９）。
【０１０１】
したがって、反応器３３において発熱反応が起こり、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１に維持される。そして、タイミングｔ１５で、すべての酸化マグネシウムの発熱反応が終了すると、前記放熱発電処理手段は、熱電コージェネレーションシステム１１の運転を終了する。
【０１０２】
また、前記直接発電判断処理において、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができると判断された場合、前記直接発電処理手段は、直接発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４を開き、開閉弁ｖｂ６〜ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転する（ステップＳ１０）。したがって、反応器３３において吸熱反応及び発熱反応はいずれも起こらず、集熱部３２によって変換された熱が反応器３３に伝達され、伝達された熱によって熱電変換部１３において電力が発生させられる。この間、図１７に示されるように、タイミングｔ１６までの間、反応器温度Ｔは低くなる。
【０１０３】
なお、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転している間に、日射量が十分でなくなると、前記蓄熱発電処理手段は、蓄熱発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ８を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱発電モードで運転することができる。
【０１０４】
続いて、前記反応器温度判断処理手段は、反応器温度Ｔが、放熱を開始するのが好ましい温度、すなわち、放熱開始温度Ｔ２より高いかどうかを判断する（ステップＳ１１）。なお、該放熱開始温度Ｔ２は、蓄熱温度Ｔ１より低く設定され、放熱開始温度Ｔ２によって第２の基準温度が構成される。
【０１０５】
そして、図１７に示されるように、タイミングｔ１６で、反応器温度Ｔが放熱開始温度Ｔ２になると、前記直接放熱発電処理手段は、直接放熱発電処理を行い、前記蓄熱エネルギーＱ及び日射量が十分ではないと判断し、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を直接放熱発電モードで運転する（ステップＳ１２）。
【０１０６】
したがって、集熱部３２によって変換された熱が反応器３３に伝達されるとともに、反応器３３において発熱反応が起こり、反応器３３に伝達された熱、及び発熱反応によって発生させられた熱により、熱電変換部１３において電力が発生させられる。
【０１０７】
この場合、前記直接放熱発電処理が開始されると、反応器温度Ｔは、放熱開始温度Ｔ２以上にすることができ、反応器温度Ｔが低くなり、放熱開始温度Ｔ２以下になると、開閉弁ｖｂ６が開かれ、熱電コージェネレーションシステム１１は直接放熱発電モードで運転され、反応器温度Ｔが高くなり、放熱開始温度Ｔ２より高くなると、開閉弁ｖｂ６が閉じられ、熱電コージェネレーションシステム１１は直接発電モードで運転される。なお、反応器温度Ｔが、蓄熱温度Ｔ１と放熱開始温度Ｔ２との間の所定の幅で変化させられる場合は、熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱発電モードで運転することができる。
【０１０８】
そして、タイミングｔ１７で、すべての酸化マグネシウムの発熱反応が終了すると、前記直接放熱発電処理手段は、熱電コージェネレーションシステム１１の運転を終了する。
【０１０９】
次に、太陽エネルギー及び廃熱、本実施の形態においては、工場廃熱によって発電を行うとともに、熱を回収するようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１１０】
図１８は本発明の第３の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【０１１１】
図において、１３は熱電変換部、１５は反応媒体としての水を溜める反応媒体収容部としての水タンク、３３は蓄熱部としての反応器、７１は工場廃熱を回収する廃熱回収装置、ｈｅ５は水タンク１５内に配設され、廃熱回収装置７１と接続された熱交換器である。
【０１１２】
廃熱回収装置７１において回収された工場廃熱は廃熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ５によって水タンク１５内の水が加熱されて１００〔℃〕の水にされる。
【０１１３】
したがって、放熱発電モード又は直接放熱発電モードにおいて、１００〔℃〕の水を反応器３３に供給し、熱電変換部１３において発電を行うことができる。
【０１１４】
本実施の形態においては、廃熱回収装置７１によって工場廃熱を回収し、回収した工場廃熱によって水タンク１５内の水を加熱するようになっているが、廃熱回収装置７１に代えて地熱利用装置を配設し、該地熱利用装置によって取得した地熱により、水タンク１５内の水を加熱することができる。
【０１１５】
次に、水タンク１５に収容され、蓄えられた水を使用することなく、反応器３３において発熱反応を起こさせるようにした本発明の第４の実施の形態について説明する。
【０１１６】
図１９は本発明の第４の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【０１１７】
図において、１３は熱電変換部、１６は熱回収装置、３３は蓄熱部としての反応器、７２は反応媒体としての水道水を供給する反応媒体供給源としての水道カランである。
【０１１８】
蓄熱モード及び蓄熱発電モードにおいて、反応器３３において吸熱反応によって発生させられた水蒸気は熱回収装置１６に直接送られ、該熱回収装置１６において熱が回収される。なお、本実施の形態においては、蓄熱発電モードにおいて、熱電変換部１３における発電が行われる。
【０１１９】
また、放熱発電モード及び直接放熱発電モードにおいて、水道カラン７２を開くことによって水が反応器３３に供給され、反応器３３において発熱反応が起こされる。この間、熱電変換部１３において発電が行われる。
【０１２０】
なお、本実施の形態においては、吸熱反応によって発生させられた水蒸気が、熱回収装置１６に直接送られ、熱回収装置１６において熱が回収されるようになっているが、水蒸気を大気中に放出し、廃棄することができる。
【０１２１】
次に、反応器３３に水タンク１５を接続した場合（本発明の第１の実施の形態）、反応器３３に廃熱回収装置７１を接続した場合（本発明の第３の実施の形態）、及び反応器３３に水道カラン７２を接続した場合（本発明の第４の実施の形態）の各蓄熱エネルギーの変化について説明する。
【０１２２】
図２０は蓄熱エネルギーの推移を表すタイムチャートである。
【０１２３】
図において、Ｑｓは太陽エネルギー、Ｑｔは反応器３３に水タンク１５を接続した場合の蓄熱エネルギー、Ｑｆは反応器３３に廃熱回収装置７１を接続した場合の蓄熱エネルギー、Ｑｋは反応器３３に水道カラン７２を接続した場合の蓄熱エネルギーである。
【０１２４】
通常は、蓄熱エネルギーＱｔ、Ｑｆ、Ｑｋのいずれも、太陽エネルギーＱｓより少ないが、反応器３３に廃熱回収装置７１を接続した場合、工場廃熱の温度及び量に応じて、太陽エネルギーＱｓより多い蓄熱エネルギーＱｆ’を蓄えることができる。
【０１２５】
この場合、日射量が一定であり、放熱量が一定であると仮定する。また、反応器３３の蓄熱材の比熱による蓄熱エネルギーは、反応器３３の反応による蓄熱エネルギーより極めて小さいので、無視した。
【０１２６】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【０１２７】
１１ 熱電コージェネレーションシステム
１３ 熱電変換部
１５ 水タンク
２３ 第３の配管系
３１ 集光部
３２ 集熱部
３３ 反応器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電コージェネレーションシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換して利用することができるようにした発電ユニットが提供されている。
【０００３】
該発電ユニットにおいては、熱電変換モジュールに隣接させて蓄熱器が配設され、太陽光が熱電変換モジュールを照射している間は、太陽エネルギーが熱電変換モジュールによって電気エネルギーに変換されるとともに、蓄熱器に熱が蓄えられ、太陽光が熱電変換モジュールを照射しないときに、蓄熱器に蓄えられた熱の熱エネルギーが熱電変換モジュールによって電気エネルギーに変換され、電気エネルギーが利用されるようになっている（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】特開平７−７９７６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、前記従来の発電ユニットにおいては、蓄熱器の温度を調整することができないので、太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができない。
【０００６】
本発明は、前記従来の発電ユニットの問題点を解決して、太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができる熱電コージェネレーションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の熱電コージェネレーションシステムにおいては、太陽光を集める集光部と、該集光部によって集められた太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部と、該集熱部によって集められた熱を受けて吸熱反応を起こし、反応媒体を生成し、反応媒体が供給されて発熱反応を起こし、熱を発生させる反応器と、該反応器において発生させられた熱を受け、高温部と低温部との温度差に応じて電流を発生させる熱電変換部と、前記反応器において生成された反応媒体を反応器から排出し、排出した反応媒体を反応器に供給するための反応媒体給排装置とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱電コージェネレーションシステムにおいては、太陽光を集める集光部と、該集光部によって集められた太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部と、該集熱部によって集められた熱を受けて吸熱反応を起こし、反応媒体を生成し、反応媒体が供給されて発熱反応を起こし、熱を発生させる反応器と、該反応器において発生させられた熱を受け、高温部と低温部との温度差に応じて電流を発生させる熱電変換部と、前記反応器において生成された反応媒体を反応器から排出し、排出した反応媒体を反応器に供給するための反応媒体給排装置とを有する。
【０００９】
この場合、反応器において、集熱部によって集められた熱により吸熱反応が起こり、反応媒体が生成され、反応媒体が供給されて発熱反応が起こり、熱が発生させられるとともに、反応器において生成された反応媒体が反応器から排出され、反応媒体が反応器に供給されるので、反応器の温度を調整することができる。
【００１０】
したがって、熱電変換部において太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの制御ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における蓄熱モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における放熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における直接発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における蓄熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における通常発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における直接放熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における反応器温度の推移を表すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における反応器の反応率の推移を表すタイムチャートである。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における反応器の蓄積エネルギーの推移を表すタイムチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態における水タンク内の温度の推移を表すタイムチャートである。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における水タンク内の水の量の推移を表すタイムチャートである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第１のタイムチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第２のタイムチャートである。
【図１７】本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第３のタイムチャートである。
【図１８】本発明の第３の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【図２０】蓄熱エネルギーの推移を表すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【００１４】
図において、１１は熱電コージェネレーションシステムであり、該熱電コージェネレーションシステム１１は、太陽エネルギーを吸収し、熱を蓄える太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２、該太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２からの熱を受け、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する熱電変換部１３、該熱電変換部１３において発生させられた電流が送られ、電力が消費される電力消費部としての電気機器Ｌｄ、前記熱電変換部１３において熱を回収する熱回収装置１４、断熱材料によって形成され、反応媒体としての水を収容し、蓄えるための反応媒体収容部としての水タンク１５、該水タンク１５において熱を回収する熱回収装置１６等を備え、太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２と熱電変換部１３とが第１の配管系２１を介して、熱電変換部１３と熱回収装置１４とが第２の配管系２２を介して、太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２と水タンク１５とが第３の配管系２３を介して、水タンク１５と熱回収装置１６とが第４の配管系２４を介して接続される。前記水タンク１５及び第３の配管系２３によって反応媒体給排装置が構成される。
【００１５】
前記太陽エネルギー吸収・蓄熱部１２は、太陽光を集める集光部３１、該集光部３１によって集められた太陽光が照射され、太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部３２、該集熱部３２によって集められた熱を蓄熱し、放熱する蓄熱部としての反応器３３等を備える。前記集光部３１は透明な材料、本実施の形態においては、ガラスから成る密閉された筐（きょう）体４１外に、前記集熱部３２は筐体４１内に配設され、集熱部３２及び筐体４１によって包囲された空間に前記反応器３３が形成される。前記筐体４１は、外壁及び内壁から成り、外壁と内壁との間の空間が真空にされるか、又は希ガスが充填（てん）されて断熱構造を形成する。また、内壁の内周面に長波長の赤外線を反射する膜が被覆される。筐体４１にガラス以外の断熱材料を使用することができるが、集光部３１と対向する部分には、断熱材料として、透明な材料、例えば、ガラスを使用するのが好ましい。
【００１６】
なお、前記筐体４１の所定の箇所には、反応器３３内の圧力を調整するための圧力調整部としての圧力調整弁４３が配設される。該圧力調整弁４３を操作することによって、反応器３３内の圧力を調整し、一定にすると、反応器３３の温度（以下「反応器温度」という。）Ｔを日射量に対応する２５０〔℃〕以上、かつ、３００〔℃〕以下の所定の温度（以下「蓄熱温度Ｔ１」という。）、例えば、２５０〔℃〕に維持することができる。
【００１７】
前記集光部３１は複数のレンズ３５をマトリックス状に並べることによって形成され、各レンズ３５の表面には、太陽光が反射されないように反射防止膜が被覆される。なお、本実施の形態においては、集光部３１及び集熱部３２を配設するようになっているが、集熱部３２だけを配設することができる。
【００１８】
また、集熱部３２の表面には、太陽光の赤外線成分の吸収効率を高くするとともに、放射による熱の損失を少なくするために、選択吸収膜、例えば、赤外線反射防止層及び吸収・蓄熱層から成る膜が被覆される。前記吸着・蓄熱層は、材料の表面を粗く加工することによって形成したり、ナノチューブ黒体、金属黒体等の膜を被覆することによって形成したりすることができる。
【００１９】
そして、前記反応器３３は、多孔質構造を有し、無機材料から成る、酸化マグネシウム／水（ＭｇＯ／Ｈ2 Ｏ）、塩化カルシウム／メチルアミン（ＣａＣｌ2 ／ＣＨ3 ＮＨ2 ）、酸化カルシウム／水（ＣａＯ／Ｈ2 Ｏ）、酸化カルシウム／酸化鉛／二酸化炭素（ＣａＯ／ＰｂＯ／ＣＯ2 ）等の蓄熱材（化学蓄熱材）、本実施の形態においては、酸化マグネシウム／水を充填することによって形成される。
【００２０】
なお、蓄熱材として酸化マグネシウム／水、酸化カルシウム／水等を使用する場合、水が、塩化カルシウム／メチルアミンを使用する場合、メチルアミンが、酸化カルシウム／酸化鉛／二酸化炭素（ＣａＯ／ＰｂＯ／ＣＯ2 ）を使用する場合、二酸化炭素がそれぞれ反応媒体とされる。
【００２１】
酸化マグネシウム／水は、水酸化マグネシウムと酸化マグネシウムとの可逆反応、
Ｍｇ（ＯＨ）2 ⇔ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ
によって蓄熱及び放熱を行う。そこで、反応器３３において、集熱部３２によって集められた熱によって水酸化マグネシウムを加熱すると、
Ｍｇ（ＯＨ）2 →ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ
の反応、すなわち、吸熱反応が起こり、酸化マグネシウム及び水が生成され、これに伴って蓄熱が行われる。なお、水は水蒸気の状態で生成される。
【００２２】
また、酸化マグネシウムに水を加えると、
ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2
の反応、すなわち、発熱反応が起こり、水酸化マグネシウムが生成され、熱が発生し、これに伴って放熱が行われる。
【００２３】
なお、無機材料のほかに、吸着材、水素吸蔵合金、有機材料等から成る蓄熱材を使用することができる。
【００２４】
そして、本実施の形態においては、前記熱電変換部１３にビスマス・テルル（Ｂｉ2 Ｔｅ3 ）系の熱電モジュールが使用される。該熱電モジュールは、金属板から成る高温部Ｈｐ、ｎ型半導体、ｐ型半導体、及び金属板から成る低温部Ｌｐを備え、高温部Ｈｐを加熱し、低温部Ｌｐを冷却することによって、低温部Ｌｐの金属板、ｎ型半導体、高温部Ｈｐの金属板、ｐ型半導体及び低温部Ｌｐの金属板の順に電流が流れる。本実施の形態においては、例えば、高温部Ｈｐを、２５０〔℃〕に、低温部Ｌｐを３０〔℃〕にしたときの発電効率が６〔％〕にされる。
【００２５】
また、前記第１の配管系２１は、反応器３３に埋設させて配設された熱交換器ｈｅ１、前記高温部Ｈｐに接触させて配設された熱交換器ｈｅ２、及び前記熱交換器ｈｅ１、ｈｅ２間に配設された第１、第２の弁としての開閉弁ｖｂ１、ｖｂ２を備える。
【００２６】
そして、前記第２の配管系２２は、前記低温部Ｌｐに配設された熱交換器ｈｅ３、前記熱回収装置１４、及び熱交換器ｈｅ３と熱回収装置１４との間に配設された第３、第４の弁としての開閉弁ｖｂ３、ｖｂ４を備える。
【００２７】
また、前記第３の配管系２３は、前記反応器３３において吸熱反応によって生成された水蒸気を収集し、水タンク１５に排出するための反応媒体排出管としての水蒸気排出管４５、水タンク１５に収容され、蓄えられた水を反応器３３に供給するための反応媒体供給管としての水供給管４６、前記水蒸気排出管４５における所定の位置に配設され、逆止弁構造を有する第５の弁としての圧力弁ｖｂ５、前記水供給管４６における所定の位置に配設された第６の弁としての開閉弁ｖｂ６等を有する。
【００２８】
前記水蒸気排出管４５においては、圧力弁ｖｂ５より上流側、すなわち、反応器３３側の圧力と、圧力弁ｖｂ５より下流側、すなわち、水タンク１５側の圧力との圧力差によって圧力弁ｖｂ５が開かれ、水蒸気が水タンク１５に流れるようになっているが、水蒸気排出管４５に、圧力弁に代えて開閉弁を配設し、該開閉弁をソレノイド等によって開くことにより水蒸気を流すことができる。また、前記水供給管４６においては、水タンク１５内の水が自重で反応器３３に供給されるようになっているが、ポンプを配設し、該ポンプによって反応器３３に供給することができる。本実施の形態においては、筐体４１に配設された図示されない圧力開放弁を開くことによって、反応器３３内の圧力を低くし、自重による水の反応器３３への供給を促進させるようにしている。
【００２９】
そして、前記水蒸気排出管４５の筐体４１内の部分に排出部４５ａが形成され、該排出部４５ａに、水蒸気を排出部４５ａ内に収集し、排出するための図示されない複数の穴が形成され、前記水供給管４６の筐体４１内の部分に供給部４６ａが形成され、該供給部４６ａに、水を前記反応器３３内に供給し、噴出させるための図示されない複数の穴が形成される。供給部４６ａの前記各穴に噴霧ノズルが配設され、該噴霧ノズルによって反応器３３内に水が噴射される。
【００３０】
また、前記第４の配管系２４は、水タンク１５内に配設され、水タンク１５に排出された水蒸気を凝縮させて水にするための熱交換器ｈｅ４、該熱交換器ｈｅ４と前記熱回収装置１６との間に配設された第７、第８の弁としての開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を備える。
【００３１】
次に、前記構成の熱電コージェネレーションシステム１１の制御装置について説明する。
【００３２】
図２は本発明の第１の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの制御ブロック図である。
【００３３】
図において、５０は熱電コージェネレーションシステム１１の全体の制御を行う制御部、５１は図示されないキー、ボタン等の操作要素を備えた操作部、５２は図示されないＬＥＤ画面等の表示要素を備えた表示部である。
【００３４】
なお、前記制御部５０は、コンピュータとして機能する図示されない演算部としてのＣＰＵ、図示されない記憶装置としてのＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを備える。また、前記操作部５１は、タッチパネルによって形成することもでき、その場合、表示部としても機能する。
【００３５】
そして、５３は前記集光部３１に配設され、日射量を検出する日射量検出部としての日射量センサ、５４は集光部３１に配設され、集光部３１の温度を検出する集光用の温度検出部としての集光部温度センサ、５５は前記反応器３３に配設され、前記反応器温度Ｔを検出する蓄熱・放熱用の温度検出部としての反応器温度センサ、５６は反応器３３に配設され、反応器３３内の圧力を検出する蓄熱・放熱用の圧力検出部としての反応器圧力センサ、５８は前記高温部Ｈｐに配設され、高温部Ｈｐの温度を検出する第１の熱電用の温度検出部としての高温部温度センサ、５９は前記低温部Ｌｐに配設され、低温部Ｌｐの温度を検出する第２の熱電用の温度検出部としての低温部温度センサ、４３は圧力調整弁、６０は前記電気機器Ｌｄで消費される電力を検出する電力検出部としての電力計、６１は前記水蒸気排出管４５の所定の箇所に配設され、水蒸気の流量を検出する第１の流量検出部としての水蒸気流量計、６２は前記水供給管４６の所定の箇所に配設され、水の流量を検出する第２の流量検出部としての水流量計、６３は前記水タンク１５内に配設され、水タンク１５内の温度Ｔｗを検出する反応媒体用の温度検出部としてのタンク温度センサ、６４は水タンク１５内に配設され、水タンク１５内の圧力Ｐｗを検出する反応媒体用の圧力検出部としてのタンク圧力センサ、ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６〜ｖｂ８は開閉弁であり、ｖｂ５は圧力弁である。なお、本実施の形態において、前記日射量センサ５３は日射量を検出するようになっているが、日射の有無を検出することができる。
【００３６】
本実施の形態においては、操作者が、操作部５１を操作することによって、第１のモードとしての蓄熱モード、第２のモードとしての放熱発電モード、第３のモードとしての直接発電モード、第４のモードとしての蓄熱発電モード、第５のモードとしての通常発電モード及び第６のモードとしての直接放熱発電モードの各モードのうちの所定のモードを選択すると、圧力調整弁４３、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６が開閉され、熱電コージェネレーションシステム１１が選択されたモードで運転される。なお、操作者が、圧力調整弁４３、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を手動で開閉することによって、熱電コージェネレーションシステム１１を各モードで運転することもできる。
【００３７】
次に、前記熱電コージェネレーションシステム１１を運転するモードについて説明する。
【００３８】
図３は本発明の第１の実施の形態における蓄熱モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における放熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図５は本発明の第１の実施の形態における直接発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における蓄熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における通常発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における直接放熱発電モードにおける熱電コージェネレーションシステムの動作を示す図である。なお、前記各図は簡素化されている。
【００３９】
まず、操作者が、操作部５１を操作して蓄熱モードを選択すると、制御部５０の図示されないモード設定処理手段としての蓄熱処理手段は、モード設定処理としての蓄熱処理を行い、圧力調整弁４３の開度を調整し、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を閉じ、開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱モードで運転する。該蓄熱モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光が集熱部３２に照射され（図３における矢印Ａ）、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達され、反応器３３が加熱される。その結果、反応器温度Ｔは前記蓄熱温度Ｔ１に維持される。
【００４０】
そして、反応器３３は蓄熱材として機能させられ、反応器３３において、水酸化マグネシウムが加熱され、
Ｍｇ（ＯＨ）2 →ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ
の吸熱反応が起こり、酸化マグネシウム及び高温の水が水蒸気の状態で生成される。これにより、反応器３３において蓄熱が行われる。
【００４１】
生成された水蒸気は排出部４５ａによって収集され、水タンク１５に排出される（図３における矢印Ｂ）。このとき、水蒸気の圧力で圧力弁ｖｂ５が開放される。なお、反応器３３は多孔質構造を有するので、水蒸気は反応器３３内を循環させられ、円滑に排出部４５ａに収集される。
【００４２】
水タンク１５に排出された水蒸気は、熱交換器ｈｅ４によって熱回収媒体としての水（冷却水）によって冷却されて凝縮し、反応器３３の圧力が１気圧である場合に、１００〔℃〕の水になる。前記冷却水は、水蒸気の凝縮に伴って加熱され、熱回収装置１６に送られ、熱回収装置１６において熱が回収される。なお、熱回収装置１６において回収された熱を、必要に応じて建物躯体、床等に蓄え、暖房用として利用することができる。また、熱回収装置１６において、熱回収媒体として冷媒を使用することができる。
【００４３】
この場合、前記蓄熱処理手段は、圧力調整弁４３の開度を調整することによって、反応器３３内の圧力を一定の値に維持する。これにより、水蒸気の圧力が一定になり、水タンク１５における凝縮熱が一定になるので、熱回収装置１６において一定の温度で熱を回収することができる。
【００４４】
また、操作者が、操作部５１を操作して放熱発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての放熱発電処理手段は、モード設定処理としての放熱発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｂ６を開き、開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を放熱発電モードで運転する。該放熱発電モードにおいて、水タンク１５内の水が水供給管４６を介して供給部４６ａに送られ（図４における矢印Ｃ）、供給部４６ａから反応器３３内に供給され、噴出される。
【００４５】
該反応器３３は蓄熱材として機能させられ、反応器３３において、酸化マグネシウムに水が加えられ、
ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2
の発熱反応が起こり、水酸化マグネシウムが生成され、熱が発生する。
【００４６】
反応器３３において発生した熱は、熱交換器ｈｅ１によって熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。そして、該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ（図４における矢印Ｄ）、熱回収装置１４において熱が回収される。なお、熱回収装置１４において回収された熱を、熱回収装置１６と同様に、必要に応じて建物躯体、床等に蓄え、暖房用として利用することができる。また、熱回収装置１６において、熱回収媒体として冷媒を使用したり、地熱で所定の温度に加熱された水を使用したりすることができる。
【００４７】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００４８】
この場合、前記放熱発電処理手段が、開閉弁ｖｂ６の開度を調整することによって、反応器３３に供給される水の量又は流速を一定にすると、反応器３３内の圧力（水蒸気分圧）が一定になる。したがって、反応器温度Ｔが前記蓄熱温度Ｔ１に維持されるので、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差を一定に維持することができる。その結果、効率の高い温度領域で熱電変換部１３による発電を行うことができる。なお、放熱発電処理手段は、開閉弁ｖｂ６の開度を調整するのに併せて圧力調整弁４３の開度を調整することができる。
【００４９】
また、操作者が、操作部５１を操作して直接発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての直接発電処理手段は、モード設定処理としての直接発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４を開き、開閉弁ｖｂ６〜ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転する。該直接発電モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光は集熱部３２に照射され、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達されるが、該反応器３３は熱伝達部材として機能させられ、吸熱反応及び発熱反応はいずれも起こらず、伝達された熱がそのまま熱交換器ｈｅ１に伝達される（図５における矢印Ｅ）。
【００５０】
そして、熱交換器ｈｅ１に伝達された熱は、熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ、熱回収装置１４において熱が回収される。
【００５１】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００５２】
この場合、反応器３３は多孔質構造を有するので、水蒸気は反応器３３内を循環させられ、円滑に熱を伝達する。
【００５３】
また、操作者が、操作部５１を操作して蓄熱発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての蓄熱発電処理手段は、モード設定処理としての蓄熱発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ７、ｖｂ８を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱発電モードで運転する。該蓄熱発電モードにおいて、集光部３１は集めた太陽光を集熱部３２に照射し（図６における矢印Ｆ）、集熱部３２は照射された太陽光を熱に変換し、変換した熱を反応器３３に伝達する。
【００５４】
該反応器３３は蓄熱材及び熱伝達部材として機能させられ、反応器３３において、集熱部３２から伝達された熱の所定の量、本実施の形態においては、５０〔％〕によって水酸化マグネシウムが加熱され、
Ｍｇ（ＯＨ）2 →ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ
の吸熱反応が起こり、酸化マグネシウム及び高温の水が水蒸気の状態で生成される。これにより、反応器３３において蓄熱が行われる。
【００５５】
生成された水蒸気は排出部４５ａに収集され、水タンク１５に排出される（図６における矢印Ｇ）。このとき、水蒸気の圧力で圧力弁ｖｂ５が開放される。
【００５６】
そして、水タンク１５に排出された水蒸気は、熱交換器ｈｅ４によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却されて凝縮し、１００〔℃〕の水になる。前記冷却水は、水蒸気の凝縮に伴って加熱され、熱回収装置１６に送られ、熱回収装置１６において熱が回収される。
【００５７】
また、前記反応器３３は、熱伝達部材としても機能させられるので、集熱部３２から伝達された熱の残り、すなわち、５０〔％〕をそのまま熱交換器ｈｅ１に伝達する（図６における矢印Ｈ）。
【００５８】
そして、熱交換器ｈｅ１に伝達された熱は、熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ、熱回収装置１４において熱が回収される。
【００５９】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００６０】
この場合、前記蓄熱発電処理手段は、開閉弁ｖｂ１、ｖｂ２の開度を調整し、熱交換器ｈｅ１、ｈｅ２を流れる水の量を設定することによって、集熱部３２から伝達された熱における、水酸化マグネシウムを加熱する熱の割合を調整する。
【００６１】
また、操作者が、操作部５１を操作して通常発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての通常発電処理手段は、モード設定処理としての通常発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４を開き、開閉弁ｖｂ６〜ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を通常発電モードで運転する。該通常発電モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光は集熱部３２に照射され（図７における矢印Ｉ）、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達されるが、該反応器３３は蓄熱材及び熱伝達部材として機能させられ、吸熱反応及び発熱反応はいずれも起こらず、反応器３３に伝達された熱、及び既に反応器３３に蓄えられた熱が熱交換器ｈｅ１に伝達される（図７における矢印Ｊ）。
【００６２】
そして、熱交換器ｈｅ１に伝達された熱は、熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ、熱回収装置１４において熱が回収される。
【００６３】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００６４】
この場合、反応器３３は多孔質構造を有するので、水蒸気は反応器３３内を循環させられ、円滑に熱を伝達する。
【００６５】
また、操作者が、操作部５１を操作して直接放熱発電モードを選択すると、前記モード設定処理手段としての直接放熱発電処理手段は、モード設定処理としての直接放熱発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を直接放熱発電モードで運転する。該直接放熱発電モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光が集熱部３２に照射され（図８における矢印Ｋ）、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達されるが、該反応器３３は蓄熱材及び熱伝達部材として機能させられ、吸熱反応は起こらず、伝達された熱はそのまま熱交換器ｈｅ１に伝達される。
【００６６】
また、水タンク１５内の水が水供給管４６を介して供給部４６ａに送られ（図８における矢印Ｌ）、供給部４６ａから反応器３３内に供給され、噴出される。
【００６７】
該反応器３３は蓄熱材としても機能させられるので、反応器３３において、酸化マグネシウムに水が加えられ、
ＭｇＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）2
の発熱反応が起こり、水酸化マグネシウムが生成され、熱が発生する。
【００６８】
集熱部３２から反応器３３に伝達された熱及び反応器３３において発生した熱は、熱交換器ｈｅ１によって熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ２によって高温部Ｈｐに伝達され、高温部Ｈｐを加熱する。また、低温部Ｌｐは、熱交換器ｈｅ３によって熱回収媒体としての冷却水によって冷却される。該冷却水は、低温部Ｌｐによって加熱され、熱回収装置１４に送られ（図８における矢印Ｍ）、熱回収装置１４において熱が回収される。
【００６９】
そして、高温部Ｈｐが加熱され、低温部Ｌｐが冷却されると、熱電変換部１３において発電が行われ、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられる。したがって、該電流を前記電気機器Ｌｄに送り、該電気機器Ｌｄにおいて電力を利用することができる。
【００７０】
この場合、前記直接放熱発電処理手段が、開閉弁ｖｂ６の開度を調整することによって、日射量に応じて、反応器３３に供給される水の量又は流速を設定すると、反応器３３内の圧力（水蒸気分圧）が一定になる。したがって、反応器温度Ｔが前記蓄熱温度Ｔ１に維持されるので、高温部Ｈｐと低温部Ｌｐとの温度差を維持することができる。その結果、効率の高い温度領域で熱電変換部１３による発電を行うことができる。なお、開閉弁ｖｂ６の開度を調整するのに併せて圧力調整弁４３の開度を調整することができる。
【００７１】
また、前記直接放熱発電処理手段は、開閉弁ｖｂ６の開度を調整することによって、高温部Ｈｐに伝達される熱の所定の量、本実施の形態においては、５０〔％〕を集熱部３２からの熱とし、残りの熱を反応器３３において発生させた熱とする。
【００７２】
次に、操作者が蓄熱発電モードを選択し、続いて、放熱発電モードを選択したときの反応器３３及び水タンク１５の状態について説明する。
【００７３】
図９は本発明の第１の実施の形態における反応器温度の推移を表すタイムチャート、図１０は本発明の第１の実施の形態における反応器の反応率の推移を表すタイムチャート、図１１は本発明の第１の実施の形態における反応器の蓄積エネルギーの推移を表すタイムチャート、図１２は本発明の第１の実施の形態における水タンク内の温度の推移を表すタイムチャート、図１３は本発明の第１の実施の形態における水タンク内の水の量の推移を表すタイムチャートである。
【００７４】
操作者が蓄熱発電モードを選択し、タイミングｔ０で、集光部３１による太陽光の集光が開始されると、集熱部３２は照射された太陽光を熱に変換し、変換した熱を反応器３３に伝達し、反応器３３を加熱する。その結果、図９に示されるように、タイミングｔ１で、反応器温度Ｔは前記蓄熱温度Ｔ１、例えば、２５０〔℃〕になり、その後、２５０〔℃〕に維持される。
【００７５】
この間、反応器３３において、水酸化マグネシウムが加熱されて吸熱反応が起こり、酸化マグネシウム及び水が生成される。これにより、反応器３３において蓄熱が行われる。したがって、図１０に示されるように、水酸化マグネシウムにおける、吸熱反応を起こした部分の割合、すなわち、反応器３３の反応率γが時間の経過に伴って大きくなり、図１１に示されるように、反応器３３に蓄えられるエネルギー、すなわち、蓄熱エネルギーＱが時間の経過に伴って大きくなる。
【００７６】
また、反応器３３において生成された水蒸気は水タンク１５に排出され、凝縮し、図１２及び１３に示されるように、水タンク１５内の水の温度Ｔｗは１００〔℃〕に維持され、水タンク１５内の水の量Ｓは時間の経過に伴って多くなる。
【００７７】
前述されたように、タイミングｔ１で、反応器温度Ｔが２５０〔℃〕になると、熱電変換部１３による発電が開始され、吸熱反応が継続し、反応率γが時間の経過に伴って大きくなる。この間、発電が行われるのに伴って蓄熱エネルギーＱの変化率が小さくなる。
【００７８】
そして、タイミングｔ２で、すべての水酸化マグネシウムの吸熱反応が終了し、図１０に示されるように、反応率γが１００〔％〕になると、図１３に示されるように、水タンク１５内の水の量Ｓは最大になる。これに伴って、蓄熱発電モードは終了する。
【００７９】
続いて、操作者が放熱発電モードを選択すると、水タンク１５内の水の反応器３３への供給が開始され、反応器３３において、酸化マグネシウムに水が加えられて発熱反応が起こり、水酸化マグネシウムが生成される。これにより、反応器３３において放熱が行われる。
【００８０】
したがって、図１３に示されるように、水タンク１５内の水の量Ｓは時間の経過に伴って少なくなり、図１０に示されるように、反応率γが時間の経過に伴って小さくなる。この間、発電が行われるのに伴って、図１１に示されるように、蓄熱エネルギーＱが時間の経過に伴って小さくなる。
【００８１】
そして、タイミングｔ３で、水タンク１５内の水の量Ｓが０〔ｌ〕になるとともに、すべての酸化マグネシウムの発熱反応が終了し、図１０に示されるように、反応率γが０〔％〕になる。これに伴って、放熱発電モードは終了する。
【００８２】
このように、本実施の形態においては、反応器３３において、集熱部３２によって集められた熱により吸熱反応が起こり、水が生成され、水が供給されて発熱反応が起こり、熱が発生させられるとともに、反応器３３において生成された水が反応器３３から排出され、水が反応器３３に供給されるので、反応器３３の温度を調整することができる。
【００８３】
したがって、熱電変換部１３において太陽エネルギーを電気エネルギーに安定させて変換することができる。
【００８４】
ところで、前述されたように、反応器３３の熱が熱交換器ｈｅ１、ｈｅ２を介して高温部Ｈｐに伝達されると、熱電変換部１３において、高温部Ｈｐの温度と低温部Ｌｐの温度との温度差に応じた電流が発生させられ、該電流が前記電気機器Ｌｄに送られ、該電気機器Ｌｄにおいて電力が利用される。
【００８５】
したがって、前記電気機器Ｌｄにおいて所定の電力が消費される場合、必要な電力、すなわち、要求電力に応じた熱を反応器３３から高温部Ｈｐに伝達する必要がある。
【００８６】
そこで、要求電力に応じて熱電コージェネレーションシステム１１を通常発電モード、放熱発電モード、直接発電モード及び直接放熱発電モードで運転するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００８７】
図１４は本発明の第２の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの動作を示すフローチャート、図１５は本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第１のタイムチャート、図１６は本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第２のタイムチャート、図１７は本発明の第２の実施の形態における反応器温度の推移を表す第３のタイムチャートである。
【００８８】
まず、熱電コージェネレーションシステム１１の作動が開始されると、制御部５０の図示されない反応器情報取得処理手段は、反応器情報取得処理を行い、反応器温度Ｔ及び日射量を読み込む（取得する。）（ステップＳ１）。続いて、前記制御部５０の図示されない蓄熱温度設定処理手段は、蓄熱温度設定処理を行い、前記ＲＯＭに形成された蓄熱温度マップを参照し、日射量に対応する蓄熱温度Ｔ１を読み出し、該蓄熱温度Ｔ１を設定する（ステップＳ２）。なお、前記蓄熱温度マップにおいて、日射量と蓄熱温度Ｔ１（２５０〔℃〕以上、かつ、３００〔℃〕以下の範囲内）とは、対応させて、日射量が多いほど蓄熱温度Ｔ１が高く、日射量が少ないほど蓄熱温度Ｔ１が低くなるように記録される。なお、蓄熱温度Ｔ１によって第１の基準温度が構成される。
【００８９】
そして、蓄熱温度設定処理手段は、圧力調整部としての圧力調整弁４３の開度を調整することによって、蓄熱部としての反応器３３内の圧力を変更し、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１になるように、蓄熱温度Ｔ１が高い場合、反応器３３内の圧力を高くし、蓄熱温度Ｔ１が低い場合、反応器３３内の圧力を低くする。
【００９０】
続いて、図１５に示されるように、タイミングｔ１１で、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１になると、前記蓄熱処理手段は、蓄熱処理を行い、圧力調整弁４３の開度を調整し、第１〜第４、第６の弁としての開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を閉じ、第７、第８の弁としての開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を開き、前記熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱モードで運転する（ステップＳ３）。該蓄熱モードにおいて、集光部３１によって集められた太陽光が集熱部３２に照射され、集熱部３２に照射された太陽光が熱に変換され、変換された熱が反応器３３に伝達され、反応器３３が加熱される。
【００９１】
このとき、水蒸気の圧力で第５の弁としての圧力弁ｖｂ５が開放されるので、前記蓄熱処理手段は、圧力弁ｖｂ５の開度を調整しないが、前記開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８の開度を、圧力弁ｖｂ５の開度に応じて調整する。そのために、蓄熱処理手段は、第１の流量検出部としての前記水蒸気流量計６１によって検出された水蒸気の流量を読み込み、水蒸気の流量に応じて前記開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８の開度を調整する。
【００９２】
したがって、反応器３３において吸熱反応が起こり、図１５に示されるように、反応器温度Ｔは、蓄熱温度Ｔ１に維持される。なお、タイミングｔ１２で、すべての水酸化マグネシウムの吸熱反応が終了した後も、集熱部３２は照射された太陽光を熱に変換し続けるので、反応器温度Ｔは上昇し、蓄熱温度Ｔ１より高くなる。
【００９３】
そして、タイミングｔ１３で、反応器温度Ｔが、熱電コージェネレーションシステム１１の限界温度、すなわち、システム限界温度Ｔｍａｘになると、制御部５０の図示されない電力要求判断処理手段は、電力要求判断処理を行い、電力検出部としての前記電力計６０によって検出された電力を読み込み、電力消費部としての電気機器Ｌｄによって熱電変換部１３に対して電力が要求されるかどうか、すなわち、電力要求があるかどうかを判断する（ステップＳ４）。
【００９４】
電力要求がある場合、制御部５０の図示されない直接発電判断処理手段は、直接発電判断処理を行い、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができるかどうかを判断する（ステップＳ５、Ｓ６）。
【００９５】
そのために、前記直接発電判断処理手段は、前記蓄熱温度Ｔ１、反応媒体用の温度検出部としてのタンク温度センサ６３によって検出された反応媒体収容部としてのタンク１５内の温度Ｔｗ、タンク圧力センサ６４によって検出されたタンク１５内の圧力Ｐｗを読み込み、前記蓄熱温度Ｔ１、温度Ｔｗ及び圧力Ｐｗに基づいて、反応器３３における蓄熱エネルギーＱを算出する。そして、前記直接発電判断処理手段は、前記蓄熱エネルギーＱ及び日射量に基づいて、反応器３３において吸熱反応及び発熱反応がいずれも起こらず、伝達された熱をそのまま熱交換器ｈｅ１に伝達するだけで、熱電変換部１３において電気機器Ｌｄによって必要とされる電力を発生させることができるかどうかによって、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができるかどうかを判断する。
【００９６】
例えば、蓄熱エネルギーＱが、反応器３３における水酸化マグネシウムの重量によって決まる、反応器３３の定格の蓄熱エネルギー容量の５０〔％〕以上であり、かつ、日射量が十分に多い場合に、前記直接発電判断処理手段は、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができると判断する。
【００９７】
なお、本実施の形態において、直接発電判断処理手段は、前記蓄熱エネルギーＱ及び日射量に基づいて、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができるかどうかを判断するようになっているが、蓄熱エネルギーＱに代えて、電気機器Ｌｄによって要求される電力量（以下「要求電力量」という。）及び日射量に基づいて、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができるかどうかを判断することができる。その場合、前記要求電力判断処理手段によって、電力計６０によって検出された電力に基づいて前記要求電力量が算出される。
【００９８】
そして、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができない場合、前記通常発電処理手段は、通常発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４を開き、開閉弁ｖｂ６〜ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を通常発電モードで運転する（ステップＳ７）。この間、日射量が十分でない場合は、主として、反応器３３に蓄えられた熱を利用して発電が行われるので、図１６に示されるように、反応器温度Ｔは低くなる。
【００９９】
続いて、前記制御部５０の図示されない反応器温度判断処理手段は、反応器温度判断処理を行い、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１より高いかどうかを判断する（ステップＳ８）。
【０１００】
そして、図１６に示されるように、タイミングｔ１４で、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１になると、前記放熱発電処理手段は、放熱発電処理を行い、前記蓄熱エネルギーＱ及び日射量が十分ではないと判断し、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を開き、開閉弁ｖｂ７、ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を放熱発電モードで運転する（ステップＳ９）。
【０１０１】
したがって、反応器３３において発熱反応が起こり、反応器温度Ｔが蓄熱温度Ｔ１に維持される。そして、タイミングｔ１５で、すべての酸化マグネシウムの発熱反応が終了すると、前記放熱発電処理手段は、熱電コージェネレーションシステム１１の運転を終了する。
【０１０２】
また、前記直接発電判断処理において、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転することができると判断された場合、前記直接発電処理手段は、直接発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４を開き、開閉弁ｖｂ６〜ｖｂ８を閉じ、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転する（ステップＳ１０）。したがって、反応器３３において吸熱反応及び発熱反応はいずれも起こらず、集熱部３２によって変換された熱が反応器３３に伝達され、伝達された熱によって熱電変換部１３において電力が発生させられる。この間、図１７に示されるように、タイミングｔ１６までの間、反応器温度Ｔは低くなる。
【０１０３】
なお、熱電コージェネレーションシステム１１を直接発電モードで運転している間に、日射量が十分でなくなると、前記蓄熱発電処理手段は、蓄熱発電処理を行い、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ８を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱発電モードで運転することができる。
【０１０４】
続いて、前記反応器温度判断処理手段は、反応器温度Ｔが、放熱を開始するのが好ましい温度、すなわち、放熱開始温度Ｔ２より高いかどうかを判断する（ステップＳ１１）。なお、該放熱開始温度Ｔ２は、蓄熱温度Ｔ１より低く設定され、放熱開始温度Ｔ２によって第２の基準温度が構成される。
【０１０５】
そして、図１７に示されるように、タイミングｔ１６で、反応器温度Ｔが放熱開始温度Ｔ２になると、前記直接放熱発電処理手段は、直接放熱発電処理を行い、前記蓄熱エネルギーＱ及び日射量が十分ではないと判断し、開閉弁ｖｂ１〜ｖｂ４、ｖｂ６を開き、熱電コージェネレーションシステム１１を直接放熱発電モードで運転する（ステップＳ１２）。
【０１０６】
したがって、集熱部３２によって変換された熱が反応器３３に伝達されるとともに、反応器３３において発熱反応が起こり、反応器３３に伝達された熱、及び発熱反応によって発生させられた熱により、熱電変換部１３において電力が発生させられる。
【０１０７】
この場合、前記直接放熱発電処理が開始されると、反応器温度Ｔは、放熱開始温度Ｔ２以上にすることができ、反応器温度Ｔが低くなり、放熱開始温度Ｔ２以下になると、開閉弁ｖｂ６が開かれ、熱電コージェネレーションシステム１１は直接放熱発電モードで運転され、反応器温度Ｔが高くなり、放熱開始温度Ｔ２より高くなると、開閉弁ｖｂ６が閉じられ、熱電コージェネレーションシステム１１は直接発電モードで運転される。なお、反応器温度Ｔが、蓄熱温度Ｔ１と放熱開始温度Ｔ２との間の所定の幅で変化させられる場合は、熱電コージェネレーションシステム１１を蓄熱発電モードで運転することができる。
【０１０８】
そして、タイミングｔ１７で、すべての酸化マグネシウムの発熱反応が終了すると、前記直接放熱発電処理手段は、熱電コージェネレーションシステム１１の運転を終了する。
【０１０９】
次に、太陽エネルギー及び廃熱、本実施の形態においては、工場廃熱によって発電を行うとともに、熱を回収するようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。
【０１１０】
図１８は本発明の第３の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【０１１１】
図において、１３は熱電変換部、１５は反応媒体としての水を溜める反応媒体収容部としての水タンク、３３は蓄熱部としての反応器、７１は工場廃熱を回収する廃熱回収装置、ｈｅ５は水タンク１５内に配設され、廃熱回収装置７１と接続された熱交換器である。
【０１１２】
廃熱回収装置７１において回収された工場廃熱は廃熱伝達媒体としての水に伝達され、熱交換器ｈｅ５によって水タンク１５内の水が加熱されて１００〔℃〕の水にされる。
【０１１３】
したがって、放熱発電モード又は直接放熱発電モードにおいて、１００〔℃〕の水を反応器３３に供給し、熱電変換部１３において発電を行うことができる。
【０１１４】
本実施の形態においては、廃熱回収装置７１によって工場廃熱を回収し、回収した工場廃熱によって水タンク１５内の水を加熱するようになっているが、廃熱回収装置７１に代えて地熱利用装置を配設し、該地熱利用装置によって取得した地熱により、水タンク１５内の水を加熱することができる。
【０１１５】
次に、水タンク１５に収容され、蓄えられた水を使用することなく、反応器３３において発熱反応を起こさせるようにした本発明の第４の実施の形態について説明する。
【０１１６】
図１９は本発明の第４の実施の形態における熱電コージェネレーションシステムの概念図である。
【０１１７】
図において、１３は熱電変換部、１６は熱回収装置、３３は蓄熱部としての反応器、７２は反応媒体としての水道水を供給する反応媒体供給源としての水道カランである。
【０１１８】
蓄熱モード及び蓄熱発電モードにおいて、反応器３３において吸熱反応によって発生させられた水蒸気は熱回収装置１６に直接送られ、該熱回収装置１６において熱が回収される。なお、本実施の形態においては、蓄熱発電モードにおいて、熱電変換部１３における発電が行われる。
【０１１９】
また、放熱発電モード及び直接放熱発電モードにおいて、水道カラン７２を開くことによって水が反応器３３に供給され、反応器３３において発熱反応が起こされる。この間、熱電変換部１３において発電が行われる。
【０１２０】
なお、本実施の形態においては、吸熱反応によって発生させられた水蒸気が、熱回収装置１６に直接送られ、熱回収装置１６において熱が回収されるようになっているが、水蒸気を大気中に放出し、廃棄することができる。
【０１２１】
次に、反応器３３に水タンク１５を接続した場合（本発明の第１の実施の形態）、反応器３３に廃熱回収装置７１を接続した場合（本発明の第３の実施の形態）、及び反応器３３に水道カラン７２を接続した場合（本発明の第４の実施の形態）の各蓄熱エネルギーの変化について説明する。
【０１２２】
図２０は蓄熱エネルギーの推移を表すタイムチャートである。
【０１２３】
図において、Ｑｓは太陽エネルギー、Ｑｔは反応器３３に水タンク１５を接続した場合の蓄熱エネルギー、Ｑｆは反応器３３に廃熱回収装置７１を接続した場合の蓄熱エネルギー、Ｑｋは反応器３３に水道カラン７２を接続した場合の蓄熱エネルギーである。
【０１２４】
通常は、蓄熱エネルギーＱｔ、Ｑｆ、Ｑｋのいずれも、太陽エネルギーＱｓより少ないが、反応器３３に廃熱回収装置７１を接続した場合、工場廃熱の温度及び量に応じて、太陽エネルギーＱｓより多い蓄熱エネルギーＱｆ’を蓄えることができる。
【０１２５】
この場合、日射量が一定であり、放熱量が一定であると仮定する。また、反応器３３の蓄熱材の比熱による蓄熱エネルギーは、反応器３３の反応による蓄熱エネルギーより極めて小さいので、無視した。
【０１２６】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【０１２７】
１１ 熱電コージェネレーションシステム
１３ 熱電変換部
１５ 水タンク
２３ 第３の配管系
３１ 集光部
３２ 集熱部
３３ 反応器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を集める集光部と、
該集光部によって集められた太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部と、
該集熱部によって集められた熱を受けて吸熱反応を起こし、反応媒体を生成し、反応媒体が供給されて発熱反応を起こし、熱を発生させる反応器と、
該反応器において発生させられた熱を受け、高温部と低温部との温度差に応じて電流を発生させる熱電変換部と、
前記反応器において生成された反応媒体を反応器から排出し、排出した反応媒体を反応器に供給するための反応媒体給排装置とを有することを特徴とする熱電コージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記反応媒体給排装置は、反応媒体を反応器から排出するための反応媒体排出管、該反応媒体排出管に配設された弁、反応媒体を反応器に供給するための反応媒体供給管、及び該反応媒体供給管に配設された弁を備える請求項１に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記反応媒体排出管に配設された弁は、弁より上流側における圧力と下流側における圧力との圧力差によって開かれる請求項２に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記熱電変換部において発生させられた電流が送られる電力消費部を有する請求項１又は２に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記反応媒体給排装置は、前記反応器から排出された反応媒体を蓄え、蓄えられた反応媒体を反応器に供給するための反応媒体収容部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記反応媒体給排装置において、反応器から排出された反応媒体は廃棄される請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記反応媒体は、反応媒体収容部において廃熱によって加熱される請求項５に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項１】
太陽光を集める集光部と、
該集光部によって集められた太陽光を熱に変換し、変換した熱を集める集熱部と、
該集熱部によって集められた熱を受けて吸熱反応を起こし、反応媒体を生成し、反応媒体が供給されて発熱反応を起こし、熱を発生させる反応器と、
該反応器において発生させられた熱を受け、高温部と低温部との温度差に応じて電流を発生させる熱電変換部と、
前記反応器において生成された反応媒体を反応器から排出し、排出した反応媒体を反応器に供給するための反応媒体給排装置とを有することを特徴とする熱電コージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記反応媒体給排装置は、反応媒体を反応器から排出するための反応媒体排出管、該反応媒体排出管に配設された弁、反応媒体を反応器に供給するための反応媒体供給管、及び該反応媒体供給管に配設された弁を備える請求項１に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記反応媒体排出管に配設された弁は、弁より上流側における圧力と下流側における圧力との圧力差によって開かれる請求項２に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記熱電変換部において発生させられた電流が送られる電力消費部を有する請求項１又は２に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記反応媒体給排装置は、前記反応器から排出された反応媒体を蓄え、蓄えられた反応媒体を反応器に供給するための反応媒体収容部を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記反応媒体給排装置において、反応器から排出された反応媒体は廃棄される請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記反応媒体は、反応媒体収容部において廃熱によって加熱される請求項５に記載の熱電コージェネレーションシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−２１１７５２（Ｐ２０１２−２１１７５２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７８７１５（Ｐ２０１１−７８７１５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（５９１２６１５０９）株式会社エクォス・リサーチ (1,360)
[ Back to top ]