JPS6217119B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海水の表面と深海部の温度差を利用し
て発電を行なう海洋温度差発電方法およびその装
置に関するものである。

一般に海洋表面の温水温度は25〜30℃であり、
また深海部の冷水温度は５〜10℃であることによ
り、この温度差を利用して作動流体としての蒸気
やガスを循環させ、これによつてタービンを回転
させて発電を行なう温度差発電装置が開発されて
いる。第１図は従来におけるこの種温度差発電装
置の概要構成図であつてこれを同図に基づいて説
明すると、発電機１にはタービン２が直結されて
おり、このタービン２と、蒸発器３、凝縮器４お
よびポンプ５によつて作動流体の循環径路が形成
されている。さらに、蒸発器３には、高温海水用
ポンプ６で汲上げられた高温海水が送り込まれて
おり、また、凝縮器４には、低温海水用ポンプ７
で汲み上げられた低温海水が送り込まれている。
そして、作動流体、例えば液化プロパンガスは蒸
発器３において高温海水により昇温気化され、凝
縮器４において低温海水により冷却液化されるこ
とによつてガス圧の勾配すなわちガスの流れが発
生する。これによつてタービン２が回転して発電
が行なわれる。

しかしながら、この温度差発電は15〜20℃とい
うわずかな温度差を利用するためにその発電効率
が小さく、ある程度の規模の発電量を得るために
は、大量の高温海水、低温海水を必要とし、また
大型で効率の高い蒸発器および凝縮器が必要とな
る。これに対して前記従来の装置は海水の汲上げ
をポンプで行なつているために大容量のポンプが
必要であり、また蒸発器、凝縮器などの熱交換器
は、その海水側が単相流であるために熱通過率が
低く伝熱面積が膨大になるという欠点があつた。

本発明は以上のような点に鑑みなされたもの
で、高温海水と低温海水とをその送給径路内へ噴
射される空気と冷媒との沸騰によつてそれぞれ二
相流として汲上げることにより、汲上げ動力を節
減しかつ作動流体の蒸発器と凝縮器との伝熱面積
を縮少させるとともに、冷媒を分離凝縮して低温
海水域を通過させる冷凍サイクルを構成すること
により、低温海水を冷媒沸騰時の潜熱により冷却
させて発電効率の向上を計つた海洋温度差発電方
法およびその装置を提供するものである。

以下、その構成等を図に示す実施例により詳細
に説明する。

第２図は本発明に係る海洋温度差発電装置の概
要構成図である。図において、海洋温度差発電装
置は作動流体用凝縮器１１を備えており、その下
端部へ開口して連結された汲上げパイプ１２は海
中へ垂下され、下端部は深海部の低温海水域へ達
して開口されている。また、凝縮器１１の上方に
は、これと連通する気液分離器１３が設けられて
おり、その排水口１４は外部へ開口されている。
さらに、気液分離器１３の上端開口部に連結され
た送気管１５の他端は、冷媒圧縮機１６に連結さ
れており、その排気側に連結された送気管１７
は、前記汲上げパイプ１２へ導かれているととも
に、この送気管１７による送気径路内には、冷媒
用凝縮器１８が深海部の低温海水域に位置して設
けられている。また、送気管１７の汲上げパイプ
１２内へ開口する先端部には、噴射ノズル１９が
装着されている。

このように構成された冷凍サイクル２０におい
て、汲上げパイプ１２内の低温海水２１に対して
は、噴射ノズル１９からエタン、エチレンなどの
液体状冷媒が冷媒圧縮機１６によつて噴射されて
これを沸騰させる。この沸騰によつて低温海水２
１と冷媒とが二相流となつて凝縮器１１へ連続し
て汲上げられる。汲上げられた海水２１と冷媒と
は、凝縮器１１内で後述する熱交換を行なつたの
ち、気液分離器１３へ送られて気体状の冷媒と海
水とに分離される。分離された海水は排水管１４
から排出され、冷媒は冷媒圧縮機へ送られて圧縮
される。そして、圧縮された冷媒は、冷媒用の凝
縮器１８を通過するときに外部の低温海水によつ
て冷却凝縮され、液体となつて噴射ノズル１９か
ら汲上げパイプ１２内へ噴射される。このあと、
冷凍サイクル２０は、前記動作を繰返して冷媒を
循環させる。

一方、高温海水側には蒸発器２２が設けられて
おり、その下端部には汲上げパイプ２３が連結さ
れていて、その下端部は海面近くの高温海水域へ
開口されている。また、蒸発器２２の排水口は外
部へ開口されている。そして、この蒸発器２２に
は空気圧縮機２４が付設されており、その送気管
２５の汲上げパイプ２３内へ開口する先端部に
は、噴射ノズル２６が開口されている。

このように構成された高温海水側において、汲
上げパイプ２３内の高温海水２７に対しては、空
気圧縮機２４による空気が噴射ノズル２６から噴
出されてこれを沸騰させ、この沸騰によつて高温
海水と空気とが二相流となつて蒸発器２２へ連続
して汲上げられる。汲上げられた海水は、蒸発器
２２内で後述する熱交換を行なつたのち排水口２
３から排出される。

そして、凝縮器１１と蒸発器２２との内部に
は、熱交換のための配管２８および２９がそれぞ
れ設けられており、これらの配管２８，２９の一
端を連結する送気管３０の途中にはポンプ３１が
設けられている。また配管２８，２９を連結する
送気管３２の途中にはタービン３３が設けられて
おり、このタービン３３には発電機３４が直結さ
れている。そして、凝縮器１１、蒸発器２２、ポ
ンプ３１、およびタービン３３によつて作動流体
循環径路３５が構成されている。

このように構成された作動流体循環径路３５に
おいて、ポンプ３１によつて蒸発器２２へ送られ
た作動流体としての液化プロパンは、蒸発器２２
を通過する高温海水と空気との二相流と熱交換さ
れることによつて昇温気化しタービン３３へ送ら
れる。タービン３３を通過したプロパンガスは凝
縮器１１へ送られ、凝縮器１１を通過する低温海
水と冷媒との二相流と熱交換されることによつて
冷却液化されたのちポンプ３１へ送られる。この
あと、循環径路３５内には、ガス圧の勾配ができ
ることによつて、プロパンガスが蒸発器２２から
タービン３３を通過して凝縮器１１へ向つて連続
的に流れるので、タービン３３が回転し、これに
直結された発電機３４によつて発電が行なわれ
る。

なお、本実施例においては作動流体として、体
積変化の割合が小さく低温で比較的高い圧力と密
度を有するプロパンガスを用いたが、その他のガ
スや水蒸気を用いてもよい。また、冷媒として、
海底圧下、海底低海水温度で沸騰し、かつ臨界圧
力が海底圧力以上であるエタンまたはエチレンを
用いたが、その他の冷媒を用いてもよい。

以上の説明により明らかなように、海洋温度差
発電方法およびその装置として、高温海水と低温
海水とをその送給径路内へ噴射される空気と冷媒
との沸騰によつてそれぞれ二相流の状態で汲上げ
るように構成することにより、大容量の汲上げポ
ンプが不要となり、小容量で所要動力の小さい圧
縮機をもつてこれに代えることができるので、動
力および設備費を大幅に節減することができると
ともに、作動流体の熱交換を行なう蒸発器と凝縮
器の伝熱面積を縮少することができる。また冷媒
を分離凝縮して低温海水域を通過させる冷凍サイ
クルを構成することにより、低温海水を冷媒沸騰
時の潜熱により冷却することができるので、発電
効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における海洋温度差発電装置の概
要構成図、第２図は本発明に係る海洋温度差発電
装置の概要構成図である。 １１……作動流体凝縮器、１２……汲上げポン
プ、１３……気液分離器、１６……冷媒圧縮機、
１８……冷媒凝縮器、１９……噴射ノズル、２１
……低温海水、２２……蒸発器、２３……汲上げ
ポンプ、２４……空気圧縮機、２６……噴射ノズ
ル、２７……高温海水、３３……タービン、３４
……発電機、３５……作動流体循環径路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低温海水とその送給径路内へ冷媒用圧縮機で
   吹込まれる冷媒とを二相流状態で作動流体凝縮器
   を通過させたのち分離器で冷媒を分離し、これを
   低温海水域に設けた冷媒凝縮器で冷却凝縮して前
   記圧縮機で低温海水送給径路へ吹込むことにより
   冷媒を循環させ、一方高温海水とその送給径路内
   へ空気圧縮機で吹込まれる空気とを二相流状態で
   蒸発器へ導くとともに、作動流体を前記蒸発器を
   通過する高温海水による昇温気化と前記作動流体
   凝縮器を通過する低温海水による冷却凝縮とを繰
   返しながら循環させることにより循環径路中に設
   けたタービンを回転させて発電を行なうことを特
   徴とする海洋温度差発電方法。 ２ 高温海水を通過させる蒸発器と、この蒸発器
   への高温海水送給径路内へ開口する噴射ノズルを
   備えた空気圧縮機と、低温海水を通過させる作動
   流体凝縮器と、この凝縮器への低温海水送給径路
   内へ開口する噴射ノズルを備えた冷媒圧縮機と、
   この冷媒圧縮機と前記作動流体凝縮器との間に介
   装された気液分離機と、前記蒸発器と冷媒凝縮器
   とを含む作動流体循環径路内にあつて循環する作
   動流体によつて回転するタービンとを設けたこと
   を特徴とする海洋温度差発電装置。