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バイナリー発電システム

国内特許コード P130009917
整理番号 S2013-0664-N0
掲載日 2013年9月25日
出願番号 特願2013-053748
公開番号 特開2014-177922
登録番号 特許第5531250号
出願日 平成25年3月15日(2013.3.15)
公開日 平成26年9月25日(2014.9.25)
登録日 平成26年5月9日(2014.5.9)
発明者
  • 三島 俊一
  • 木村 英人
  • 池上 康之
出願人
  • メタウォーター株式会社
  • 国立大学法人佐賀大学
発明の名称 バイナリー発電システム
発明の概要 【課題】システム全体としての熱エネルギーの利用効率を改善し、発電効率を向上させることができる、バイナリー発電システムを提供する。
【解決手段】低沸点媒体の蒸気を作動流体として用いるバイナリー発電システム10であって、低沸点媒体を加熱して低沸点媒体の蒸気を得る蒸発器3と、低沸点媒体の蒸気を加熱する蒸気過熱器5と、該蒸気過熱器5を経た低沸点媒体の蒸気の運動エネルギーを回転軸の回転エネルギーに変換するタービンTと、タービンTを経た低沸点媒体の蒸気を凝縮させる凝縮器9とを備え、且つ、内部で低沸点媒体を循環させる閉ループ状の循環系統15を有し、蒸発器3を通過した後であって蒸気過熱器5に流入する前の低沸点媒体と、タービンTを通過した後であって凝縮器9に流入する前の低沸点媒体との間で熱交換を行う第1熱交換器6を更に有するバイナリー発電システム10である。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来、アンモニア等の水よりも沸点が低い低沸点媒体を加熱し、発生した蒸気を用いてタービン発電機のタービンの羽根車を回転させることにより発電するバイナリー発電システムが知られている。タービン発電機を用いた従来のバイナリー発電システムは、液状の低沸点媒体を加熱して気化させる蒸発器と、低沸点媒体の蒸気の運動エネルギーを回転軸の回転エネルギーに変換するタービンと、低沸点媒体の蒸気を凝縮させる凝縮器と、液状の低沸点媒体を蒸発器に送る媒体送液ポンプとを備える閉ループ内で低沸点媒体を循環させる。このようにして、従来のバイナリー発電システムでは、タービンで得た回転エネルギーがタービン発電機の発電機で電気エネルギーに変換される。





ここで、このようなバイナリー発電システムにおいては、低沸点媒体を加熱して蒸発させるための熱源として廃熱などを有効利用し、発電効率を向上することが求められている。





そこで、例えば特許文献1では、汚泥やごみを焼却する焼却炉で生じる高温の気体や高温の排水を熱源として用いたバイナリー発電システムが提案されている。この特許文献1に記載の発電システムでは、下水処理システムが備える焼却炉からの排ガスによって加熱された高温空気と、排ガスを洗浄した後に下水処理システムから排出される洗煙排水とを熱源として使用し、低沸点媒体を加熱している。具体的には、特許文献1の発電システムでは、蒸発器において、高温空気よりも温度が低い洗煙排水と低沸点媒体との間で熱交換を行って低沸点媒体を蒸発させると共に、蒸発器の後段側に設けられた蒸気過熱器において、高温空気と低沸点媒体の蒸気(作動流体)との間で熱交換を行うことにより、廃熱を有効利用しつつ、高温の作動流体を用いて発電効率を向上させている。

産業上の利用分野



本発明は、低沸点媒体の蒸気を作動流体として用いるバイナリー発電システムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
低沸点媒体の蒸気を作動流体として用いるバイナリー発電システムであって、
低沸点媒体を加熱して低沸点媒体の蒸気を得る蒸発器と、前記低沸点媒体の蒸気を加熱する蒸気過熱器と、該蒸気過熱器を経た前記低沸点媒体の蒸気の運動エネルギーを回転軸の回転エネルギーに変換するタービンと、前記タービンにおいて運動エネルギーの一部を前記回転軸の回転エネルギーに変換した前記低沸点媒体の蒸気を凝縮させる凝縮器とを備え、且つ、内部で前記低沸点媒体を循環させる閉ループ状の循環系統を有し、
前記蒸発器を通過した後であって前記蒸気過熱器に流入する前の前記低沸点媒体と、前記タービンを通過した後であって前記凝縮器に流入する前の前記低沸点媒体との間で熱交換を行う第1熱交換器を更に有し、
前記第1熱交換器を通過した後であって前記凝縮器に流入する前の前記低沸点媒体と、前記凝縮器を通過した後であって前記蒸発器に流入する前の前記低沸点媒体との間で熱交換を行う第2熱交換器を更に有し、
前記凝縮器を通過した後であって前記第2熱交換器に流入する前の前記低沸点媒体を加熱する加熱器と、
前記第1熱交換器を通過した後であって前記第2熱交換器に流入する前の前記低沸点媒体の温度を測定する第1温度センサと、
前記加熱器を通過した後であって前記第2熱交換器に流入する前の前記低沸点媒体の温度を測定する第2温度センサと、
前記加熱器を経た前記低沸点媒体を、前記第2熱交換器を経ずに前記蒸発器に流入させる迂回流路と、
前記加熱器を通過した後の前記低沸点媒体が流れる流路を、前記迂回流路と、前記第2熱交換器への流路との間で切り替える切替手段と、
前記第1及び第2温度センサの測温値に基づいて前記切替手段を制御する制御装置であって、該制御装置は、前記第1温度センサの測温値が前記第2温度センサの測温値よりも高い場合に、前記第2熱交換器への流路に切り替え、前記第1温度センサの測温値が前記第2温度センサの測温値以下の場合に、前記迂回流路に切り替える、制御装置と、
を備えることを特徴とする、バイナリー発電システム。

【請求項2】
前記第1熱交換器は、前記蒸発器を通過し、前記蒸発器と前記蒸気過熱器との間に配置された分離器に流入する前の前記低沸点媒体と、前記タービンを通過した後であって、前記凝縮器に流入する前の前記低沸点媒体と、の間で熱交換可能な位置に設置された、ことを特徴とする、請求項に記載のバイナリー発電システム。
産業区分
  • 蒸気原動機
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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