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SOLAR HEAT COLLECTION DEVICE PROVIDED WITH FLUIDIZED BED, AND METHOD FOR COLLECTING SOLAR HEAT USING SAME

Foreign code F190009706
File No. (S2017-0729-N0)
Posted date Jan 23, 2019
Country WIPO
International application number 2018JP018005
International publication number WO 2018212046
Date of international filing May 9, 2018
Date of international publication Nov 22, 2018
Priority data
  • P2017-097466 (May 16, 2017) JP
Title SOLAR HEAT COLLECTION DEVICE PROVIDED WITH FLUIDIZED BED, AND METHOD FOR COLLECTING SOLAR HEAT USING SAME
Abstract Provided is a solar-heat-collecting fluidized bed with which it is possible to efficiently realize an internally circulating flow and an externally circulating flow of particles. This solar-heat-collecting device 1 comprises a heat collection container 2 provided with a fluidized bed 3, an irradiation unit 4, and a gas introduction unit 5. The fluidized bed 3 comprises first and second opening parts 31, 32, a first partition plate 33, first and second flow spaces 34, 35, and particles P. The heat collection container 2 furthermore comprises at least one of: a particle introduction opening 6 and a particle discharge opening 7 for introducing and discharging the particles P, respectively; and first and second loop seal parts 8, 9 connected to the fluidized bed 3. The first loop seal part 8 connects the particle introduction opening 6 and the first flow space 34 of the fluidized bed 3, and supplies the particles P to the first flow space 34. The second loop seal 9 connects the second flow space 35 of the fluidized bed 3 and the particle discharge opening 9, and supplies the particles P within the second flow space 35 to the particle discharge opening 9.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
In recent years, solar light collection type using the heat energy storage technology are actively studies.In this method, the heat engine is not subject to the constraints of the Carnot efficiency is not necessary, inexpensive and highly efficient energy storage is applicable to natural and have garnered attention as a new technology.
The inventors of the present invention, so far, in the inside of the fluidized bed can be generated by the circulation water and a thermal decomposition device or solar heat storage device has been proposed (Patent Document 1, reference 2).
Patent Document 1 is, as shown in Fig. 7, a second hydrothermal decomposition apparatus 100 in the formula column 103 is provided on the bed, each column 101,102 between the metal oxide particles P in cycling, thermal reduction reactor 101 as one of the column, the other column 102 (oxide) the thermal decomposition of water according to the present invention as used in a reactor.
However, the technique of Patent Document 1, the one reaction (reduction oxidation) 2 all of the second column 103 of the fluidized bed type one is generated inside the system, one 2 cannot be completely separated from the reaction, higher efficiency in each reaction is difficult to aim.
In addition, Patent Document 1 disclosed a solar cell 103 of the fluidized bed of heat storage device is used as a heat collection vessel, collecting the solar light 100 emitted from the device S in the upper window 104, the particles in the fluidized bed 103 by directly heating the P, and P to a layer of sensible heat can be distributed throughout the particles, the heated particles P is extracted for storing in a separate container not shown in, solar heat and batch processes, reducing the efficiency of the heat was caused.
In addition, the inventors of the present invention, in Patent Document 2, Patent Document 1 is different from the structure of the storage device is disclosed and includes a fluidized bed and, in particular, a large-scale heat collection, accumulation 3 of the Patent Document 2 for example (see also 4 and the corresponding drawing) is, the heat collecting container and separated from the heat storage container, these containers between the circulating particles in the storage device disclosed in the art.
However, Patent Document 2 of a device according to the 3 embodiment, the heat collecting in the container, the circulating flow within the fluidized bed of particles causes a heat collection effect of the particles can be confirmed, the heat collecting in the heat storage container from the container to heat the particles and the particles in the connecting transport path is successively supplied, it is difficult in practice.That is, the heat collecting part of the intracavity circulating in a vessel to separate the particles, the heat storage container and connected to a conveying path so as to be actually supplied to the flow of the method create (heat collection container-storage container-heat collection container of the heat is circulated outside the appropriate particles) is, it is not yet solved.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲 [請求項1]
 流動層と照射部と気体導入部とが設けられた集熱容器を備えた太陽光集熱装置であって、
 前記流動層は、前記集熱容器内に設けられた第1・第2開口部と、第1・第2開口部との間に設けられた第1仕切板と、第1仕切板によって仕切られつつ第1・第2開口部に接続された第1・第2流動空間と、第1・第2流動空間内の粒子と、を備え、
 前記照射部は、前記集熱容器に設けられた窓を備え、かつ、該窓を通して、集光された太陽光を案内して前記粒子へ照射し、
 前記気体導入部は、前記流動層に設けられた第1分散板と、第1分散板を通して気体を第1・第2流動空間に向け導入する第1・第2導入口とを備え、かつ、第1導入口から第1流動空間に導入する気体の線速度を、第2導入口から第2流動空間に導入する気体の線速度より異ならせることで、第1流動空間と第2流動空間との間で前記粒子の内循環流動を発生させ、
 前記集熱容器は、前記粒子を導入・排出する粒子導入口及び粒子排出口と、前記流動層に接続された第1・第2ループシール部の少なくとも一方を更に備え、
 第1ループシール部は、前記粒子導入口と第1流動空間とを接続して、第1流動空間へ前記粒子を供給し、
 第2ループシール部は、第2流動空間と前記粒子排出口とを接続して、第2流動空間内の前記粒子を前記粒子排出口へ供給することを特徴とする太陽光集熱装置。

[請求項2]
 前記集熱容器には、第1・第2ループシール部の双方が設けられ、
 第1ループシール部は前記流動層の一方の側に設けられ、かつ、
 第2ループシール部は前記流動層の他方の側に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の太陽光集熱装置。

[請求項3]
 前記照射部の前記窓は前記集熱容器の上部に設けられ、かつ、前記気体導入部の第1分散板は前記流動層の下部に設けられることを特徴とする請求項2に記載の太陽光集熱装置。

[請求項4]
 第1ループシール部は、下部開口部と、該下部開口部より上方に延びた第2仕切板と、第2仕切板によって仕切られつつ前記下部開口部で互いに接続された第3・第4流動空間と、第4流動空間と前記流動層の第1流動空間とを区分する第1壁と、第4流動空間の上部に設けられ、第1流動空間に接続するシール出口と、を更に備え、
 前記粒子導入口が第3流動空間の上部に接続されることで、新たな粒子が前記集熱容器の外部から第1ループシール部へ導入され、第3・第4流動空間及び前記シール出口を通して、前記流動層の第1流動空間へ案内されることを特徴とする請求項3に記載の太陽光集熱装置。

[請求項5]
 第2ループシール部は、上部開口部と、該上部開口部より下方に延びた第3仕切板と、第3仕切板によって仕切られつつ前記上部開口部で互いに接続された第5・第6流動空間と、第5流動空間と前記流動層の第2流動空間とを区分する第2壁と、を更に備え、第5流動空間の下部に設けられ、第2流動空間に接続するシール入口と、を更に備え、
 前記粒子排出口が第6流動空間の下部に接続されることで、前記流動層において内循環された前記粒子が前記シール入口から第2ループシール部内へ導入され、第5・第6流動空間を介して前記粒子排出口から前記集熱容器外部へ排出されることを特徴とする請求項3又は4に記載の太陽光集熱装置。

[請求項6]
 前記気体導入部は、
 第1ループシール部の下部に設けられた第2分散板と、
 第2分散板を通して気体を第3・第4流動空間に向け導入する第3・第4導入口と、
 を更に備えることを特徴とする請求項4又は5に記載の太陽光集熱装置。

[請求項7]
 前記気体導入部は、
 第2ループシール部の下部に設けられた第3分散板と、
 第3分散板を通して気体を第5流動空間に向け導入する第5導入口と、
 を更に備えることを特徴とする請求項5又は6に記載の太陽光集熱装置。

[請求項8]
 前記太陽光集熱装置には、第1・第2搬送路と、蓄熱容器と、が更に設けられ、かつ、
 第1搬送路は、前記粒子排出口と前記蓄熱容器とを連通して前記粒子を前記集熱容器から前記蓄熱容器へ搬送可能であり、
 第2搬送路は、前記蓄熱容器と前記粒子導入口とを連通して前記粒子を前記蓄熱容器から前記集熱容器へ搬送可能であることを特徴とする請求項2~7のいずれかに記載の太陽光集熱装置。

[請求項9]
 前記粒子として、石英砂、鉄酸化物、及び、炭化珪素の群のうち少なくとも1種類が選択されることを特徴とする請求項2~8のいずれかに記載の太陽光集熱装置。

[請求項10]
 前記粒子として、金属酸化物粒子が選択され、かつ、
 前記気体導入部から供給される前記気体として前記粒子を還元可能なガスが選択され、
 前記集熱容器を水熱分解法の熱還元反応器として利用することを特徴とする請求項2~8のいずれかに記載の太陽光集熱装置。

[請求項11]
 前記粒子として、石炭コークス粒子及び流動媒体粒子が選択され、かつ、
 前記気体導入部から供給される前記気体として水蒸気が選択され
 前記集熱容器を、石炭コークス粒子をガス化させるための反応器として利用することを特徴とする請求項2~8のいずれかに記載の太陽光集熱装置。

[請求項12]
 請求項2~11のいずれかに記載の太陽光集熱装置を用いた太陽光集熱方法であって、
 前記流動層及び第1・第2ループシール部に前記粒子を予め充填し、
 前記気体導入部から第1分散板を介して、第1・第2流動空間に気体を導入し、
 第1グループシール部に接続された前記粒子導入口から前記粒子を新たに導入し、
 第2グループシール部に接続された前記粒子排出口から前記粒子を排出し、
 第1・第2流動空間へ導入される気体の線速度を異なるように設定して、第1流動空間と第2流動空間との間で前記粒子の内循環流動を発生させることを特徴とする太陽光集熱方法。

  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • NIIGATA UNIVERSITY
  • Inventor
  • MATSUBARA Koji
  • SAKURAI Atsushi
  • KODAMA Tatsuya
  • GOKON Nobuyuki
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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