[发明专利]热声发电系统

说明书

本发明的热声发电系统具备：涡轮机(140)，包括涡轮机叶片(145)和涡轮机旋转轴(144)，涡轮机叶片(145)设置于配管构成部的分支配管(103)的管内，且通过热声发动机中的工作气体的自激振动而旋转，涡轮机旋转轴(144)构成为连结于涡轮机叶片(145)且贯穿分支配管(103)的管壁而从管内向管外延伸出；及发电机(150)，设置于配管构成部的分支配管(103)的管外，连结于涡轮机(140)的涡轮机旋转轴(144)，用于将涡轮机叶片(145)的旋转能变换为电力。

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或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，该热声发电系统在从环状配管分支出的分支配管具备线性的发电机，构成为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

上述那样的热声发电系统在使用能量变换效率高且具有不具备活塞、阀等可动部的简易构造的热声发动机这一点上是有利的。另一方面，若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昂贵，所以在成本方面是不利的。另外，在设计这种系统时，希望通过采用不仅在成本方面还在维护性方面优异的发电机来构建实用性高的系统。

本发明鉴于上述情况而完成，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，对于抑制用于进行发电的发电机所需的成本且提高维护性而言有效的技术。

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)和从环状配管(102)分支且与环状配管(102)连通的分支配管(103)，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，且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)包括涡轮机叶片(145)和涡轮机旋转轴(144)，涡轮机叶片(145)设置于配管构成部(101)的分支配管(103)的管内，且通过热声发动机(110)中的工作气体的自激振动而旋转，涡轮机旋转轴(144)构成为连结于涡轮机叶片(145)且贯穿分支配管(103)的管壁而从管内向管外延伸出。发电机(150)设置于配管构成部(101)的分支配管(103)的管外，连结于涡轮机(140)的涡轮机旋转轴(144)而将涡轮机叶片(145)的旋转能变换为电力。在该情况下，由涡轮机(140)及发电机(150)构成涡轮机型的发电机。

根据本结构的热声发电系统，由涡轮机及发电机构成的涡轮机型的发电机与线性的发电机相比价格低廉，所以能够抑制发电机所需的成本。除此之外，通过使涡轮机的涡轮机旋转轴从分支配管的管内向管外延伸出，能够将发电机以配置于分支配管的管外的状态连结于涡轮机旋转轴。在该情况下，发电机从涡轮机的切离变得容易，结果发电机的维护性提高。