[发明专利]热声发电系统

说明书

本发明的热声发电系统(100)具备：热声发动机(110)，设置于环状配管(102)；涡轮机(140)，设置于分支配管(103)，且接受通过热声发动机(110)中的工作气体的自激振动产生的声能E而旋转；及发电机(150)，用于将由涡轮机(140)的旋转产生的动能变换为电力，涡轮机(140)设置于属于分支配管(103)的各区域中的第一位置(P3)与第二位置(P4)之间的区域的规定位置，第一位置(P3)是一端(103a)与另一端(103b)的中间位置，第二位置(P4)是第一位置(P3)与另一端(103b)的中间位置。由此，能够提供在利用在热声发动机中产生的工作气体的自激振动来进行发电的热声发电系统中，对于可靠地驱动涡轮机型的发电机而言有效的技术。

技术领域

本发明涉及利用使工作气体自激振动的热声发动机来进行发电的热声发电系统。

背景技术

一直以来，在各种产业领域中都在要求推进能量的有效利用，但例如从工场等的设备、车辆排出并被废弃的排热的比率尚高，期望有一种以高效率回收热能的技术。本发明人在对该技术进行锐意研究的过程中，着眼于利用能够使工作气体进行自激振动的热声发动机。使用该热声发动机进行发电的系统(以下，也称作“热声发电系统”)的一例公开于PCT/JP2012/081193号公报。

在该热声发电系统中使用的热声发动机具备由多个流路构成的蓄热器、设置于蓄热器的一方的流路端部的加热器、及设置于蓄热器的另一方的流路端部的冷却器。根据该热声发动机，通过使蓄热器的流路的两端部间产生温度梯度而对封入到管内的工作气体赋予自激振动，能够产生声能。而且，该热声发电系统构成为在从环状配管分支出的分支配管具备线性的发电机，利用在热声发动机中产生的声能驱动该发电机来进行发电。

发明内容

若如上述那样在利用在热声发动机中产生的工作气体的自激振动进行发电时使用线性的发电机，则由于该线性的发电机自身价格高昂，所以在成本方面是不利的。于是，本发明人对使用在分支配管配置涡轮机并利用该涡轮机的工作时的动能来进行发电的涡轮机型的发电机的技术进行了锐意研究。该研究的结果是成功地发现了：只是仅将涡轮机单单设置于分支配管的话，有时无法驱动发电机，为了可靠地驱动发电机，在分支配管的哪个位置设置涡轮机是极为重要的。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的之一在于，提供一种在利用在热声发动机中产生的工作气体的自激振动来进行发电的热声发电系统中，对于可靠地驱动涡轮机型的发电机而言有效的技术。

为了达成上述目的，本发明的热声发电系统(100)具备配管构成部(101)、热声发动机(110)、涡轮机(140)及发电机(150)。配管构成部(101)包括构成为环状的环状配管(102)和分支配管(103)，分支配管(103)从环状配管(102)分支，从位于从环状配管(102)分支的分支点的一端(103a)呈长条状地延伸至另一端(103b)，且与环状配管(102)连通，在环状配管(102)及分支配管(103)的双方封入规定的工作气体。热声发动机(110)包括蓄热器(111)和热交换器(112、113)，蓄热器(111)组装入配管构成部(101)的环状配管(102)的管内，具有均在配管长度方向上延伸的多个流路(111c)，热交换器(112、113)为了使工作气体进行自激振动而以在蓄热器(111)的多个流路(111c)的两端部间产生温度梯度的方式与工作气体之间进行热交换。涡轮机(140)设置于配管构成部(101)的分支配管(103)，接受通过热声发动机(110)中的工作气体的自激振动产生的声波而旋转。发电机(150)发挥将由涡轮机(140)的旋转产生的动能变换为电力的功能。涡轮机(140)设置于属于配管构成部(101)的分支配管(103)的各区域中的第一位置(P3)与第二位置(P4)之间的区域的规定位置，第一位置(P3)是一端(103a)与另一端(103b)的中间位置，第二位置(P4)是第一位置(P3)与另一端(103b)的中间位置。