[发明专利]太阳能的聚热方法及聚热装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用以CO₂为主要流体的工作流体所进行循环的闭回路来实现太阳能的聚热的发明，尤其是涉及能够使CO₂流体在无动力下循环，能够高效率低成本地聚热并利用太阳能的太阳能的聚热方法及装置。

背景技术

近年来，以温室效应气体引起的地球变暖等环境污染问题或化石燃料的枯竭问题为背景，取代化石燃料而正进行着与新能源的开拓、实用化相关的研究。其中，太阳能照射到地球上的大致全部，其能量与其他自然能量相比具有压倒性且不会枯竭的优势，因此正进行着很多与有效利用太阳能相关的研究及实用化。

作为利用包含太阳能在内的自然能量的效果，列举有节能和二氧化碳的排出削减，但是作为太阳能的利用上的课题，希望太阳能利用系统的设置面积的削减和聚热率的提高、及低价格化。

本申请人等首先在专利文献1(日本特开2004-263944号公报)中提出了一种利用太阳能，能够同时供给发电、冷暖热及供给热水的太阳能系统。该系统包括：使用CO₂、NH₃、H₂O、烃系的自然制冷剂作为工作流体，并以液化CO₂流体为超临界压流体的泵压部；利用太阳能使该超临界压流体成为高温超临界压流体的蒸发器；使该高温超临界压流体隔热膨胀而形成低压气体并进行发电的膨胀涡轮；从低压气体进行热回收并形成液化及超临界、接近超临界、小于临界的工作流体的热回收器。

专利文献1所公开的太阳能系统存在如下问题：在系统内需要用于使工作流体强制循环的泵动力，装置成为大规模，设备成本及维护成本高。

通常，太阳能利用系统存在聚热效率差、设备投资大的问题。尤其是冬季的回收温度低，在利用时需要追加燃料等。而且，在专利文献1所公开的系统中，聚热本身需要动力，而且由于是分批式的热回收因此存在热利用性差的问题。

【专利文献1】日本特开2004-263944号公报

发明内容

本发明鉴于上述现有技术的课题，其目的在于实现一种不需要动力，能够节能，且能够简化装置结构而实现低成本化，而且即使在冬季也能得到高温的回收温度的太阳能聚热方法。

为了实现上述目的，本发明的太阳能的聚热方法通过介入设置太阳能聚热器和热交换器，该太阳能聚热器形成有以CO₂为主要流体的工作流体(以下称为CO₂流体)所进行循环的闭回路，并在该闭回路对太阳能进行聚热，该热交换器具备供CO₂流体流动的传热管，从而将太阳能聚热于在该闭回路内循环的CO₂流体，且通过热交换器对该CO₂流体的热量进行热回收，其中，

以工作流体的吸入侧高而喷出侧低的方式对介入安装于所述闭回路的热交换器的传热管设置高低差，并在该传热管的CO₂流体的喷出侧形成液头压，

将来自所述太阳能聚热器的CO₂流体加热成使其在聚热器出口侧成为临界点以上，利用太阳能聚热将该聚热器出口侧的CO₂流体形成为超临界状态，从而在该闭回路形成CO₂流体的自然循环。

另外，本发明的太阳能的聚热装置介入设置有太阳能聚热器和热交换器，该太阳能聚热器形成有以CO₂为主要流体的工作流体所进行循环的闭回路，并在该闭回路通过太阳能聚热对CO₂进行加热，该热交换器具备供CO₂流体流动的传热管，从而将太阳能聚热于在该闭回路内循环的CO₂流体，且通过热交换器对该CO₂流体的热量进行热回收，其中，

以工作流体的吸入侧高而喷出侧低的方式对介入安装于所述闭回路的热交换器的传热管设置高低差，并在该热交换器的传热管喷出侧形成液头压，

来自所述太阳能聚热器的CO₂流体被加热成在聚热器出口侧成为临界点以上，利用太阳能聚热将该聚热器出口侧的CO₂流体形成为超临界状态，从而在该闭回路能够形成CO₂流体的自然循环。