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STEAM POWER CYCLE SYSTEM

Patent code P130008615
File No. S2011-1130-N0
Posted date Mar 6, 2013
Application number P2011-179525
Publication number P2013-040594A
Patent number P5800295
Date of filing Aug 19, 2011
Date of publication of application Feb 28, 2013
Date of registration Sep 4, 2015
Inventor
  • (In Japanese)池上 康之
  • (In Japanese)森崎 敬史
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人佐賀大学
Title STEAM POWER CYCLE SYSTEM
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam power cycle system for enhancing performance of the whole system, by maximally approaching the temperature of a working fluid of changing a phase to the temperature of a heat source, by properly advancing heat exchange between the working fluid being a non-azeotropic mixture and the heat source.
SOLUTION: A plurality of condensers 14 and 15 are arranged in a state of being connected in series, and a gaseous phase working fluid coming out of an expander is respectively introduced into the respective condensers 14 and 15, to be condensed, and thereby, the constituting ratio of the mixture in the working fluid is changed with every condensers 14 and 15, a rate of a low boiling point substance of the working fluid is enhanced toward the condenser 15 of a rear stage, the condensation temperature of the working fluid can be lowered more than the case of the front stage side condenser 14, the respective condenser outlet temperatures of the working fluid are successively lowered, the temperature of the working fluid is maximally approached to the low temperature fluid temperature, and cycle heat efficiency is surely improved by efficiently using a temperature difference in the heat source.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

作動流体を加熱、冷却させつつ循環させ、相変化を繰返す作動流体に仕事を行わせて動力を得る蒸気動力サイクルとしては、蒸発器、膨張機(タービン)、凝縮器及びポンプを有し、水等の純物質を作動流体として用いる基本的なランキンサイクルが知られている。

ただし、発電装置等として蒸気動力サイクルを利用するにあたり、特に海洋温度差発電装置や廃熱発電装置、温泉水利用発電装置への適用など、蒸気動力サイクルにおける高温熱源と低温熱源のいずれの温度も水の沸点より低く、また熱源間の温度差が小さくなるような場合には、作動流体を適切に相変化させて有効に熱を動力に変換できるようにするため、水を作動流体として用いるランキンサイクルに代えて、水とアンモニア等の水より沸点の低い物質との混合物、又は水より沸点の低い複数種類の物質の混合物、すなわち、水の沸点より低い温度帯で相変化する非共沸混合物、を作動流体として用いる、いわゆるカリーナサイクル等の蒸気動力サイクルが従来から提案されている。このような従来の蒸気動力サイクルの例としては、特開昭57-200607号公報や特開平7-91361号公報に記載されるものがある。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、複数物質の非共沸混合物である作動流体を加熱、冷却させつつ循環させ、相変化を繰返す作動流体に仕事を行わせて動力を得る蒸気動力サイクルシステムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
非共沸混合物である作動流体を所定の高温流体と熱交換させ、前記作動流体の少なくとも一部を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で得られた高温の作動流体を気相分と液相分とに分離する気液分離器と、前記作動流体のうち気相分を導入されて流体の保有する熱エネルギーを動力に変換する膨張機と、当該膨張機を出た気相の作動流体を前記気液分離器を出た液相の作動流体と共に所定の低温流体と熱交換させ、気相分を凝縮させる凝縮器と、当該凝縮器を出た作動流体を前記蒸発器へ向けて圧送するポンプとを少なくとも有する、蒸気動力サイクルシステムにおいて、
前記凝縮器が、複数配設されると共に、各々の凝縮器における作動流体側の流路を直列に接続され、且つ、各々の凝縮器における低温流体側の流路を直列に接続され、作動流体が複数の凝縮器を通過する順序とは逆順で低温流体が各凝縮器を通過する流路設定とされてなり、
前記膨張機を出た気相作動流体の一部を、膨張機出口に通じる作動流体流路から取出し、各凝縮器間で、前段の凝縮器を出た各段階の作動流体とそれぞれ合流させ、各凝縮器で気相作動流体を凝縮させることを
特徴とする蒸気動力サイクルシステム。

【請求項2】
 
前記請求項1に記載の蒸気動力サイクルシステムにおいて、
前記蒸発器が、複数配設されると共に、各々の蒸発器における作動流体側の流路を直列に接続され、且つ、各々の蒸発器における高温流体側の流路を直列に接続され、作動流体が複数の蒸発器を通過する順序とは逆順で高温流体が各蒸発器を通過する流路設定とされてなり、
前記気液分離器で気相の作動流体と分離された液相の作動流体の一部を、気液分離器の出口に通じる液相作動流体流路から取出し、各蒸発器間で、前段の蒸発器を出た各段階の作動流体とそれぞれ合流させ、混合状態の作動流体を各蒸発器で昇温させることを
特徴とする蒸気動力サイクルシステム。

【請求項3】
 
非共沸混合物である作動流体を所定の高温流体と熱交換させ、前記作動流体の少なくとも一部を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で得られた高温の作動流体を気相分と液相分とに分離する気液分離器と、前記作動流体のうち気相分を導入されて流体の保有する熱エネルギーを動力に変換する膨張機と、当該膨張機を出た気相の作動流体を前記気液分離器を出た液相の作動流体と共に所定の低温流体と熱交換させ、気相分を凝縮させる凝縮器と、当該凝縮器を出た作動流体を前記蒸発器へ向けて圧送するポンプとを少なくとも有する、蒸気動力サイクルシステムにおいて、
前記蒸発器が、複数配設されると共に、各々の蒸発器における作動流体側の流路を直列に接続され、且つ、各々の蒸発器における高温流体側の流路を直列に接続され、作動流体が複数の蒸発器を通過する順序とは逆順で高温流体が各蒸発器を通過する流路設定とされてなり、
前記気液分離器で気相の作動流体と分離されて非共沸混合物中の高沸点物質の割合が高くなっている液相の作動流体の一部を、気液分離器の出口に通じる液相作動流体流路から取出し、各蒸発器間で、前段の蒸発器を出た各段階の気液二相状態の作動流体に、前記取出された液相の作動流体をそれぞれ合流させ、前段の蒸発器における作動流体より高沸点物質の割合を高くした混合状態の作動流体を各蒸発器で昇温させ、液相分の一部をさらに蒸発させることを
特徴とする蒸気動力サイクルシステム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2011179525thum.jpg
State of application right Registered
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