JP2002195009A - 廃熱利用の発電装置 - Google Patents
廃熱利用の発電装置Info
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 10
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
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- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低沸点媒体の高圧化が必ずしも要しなく、ま
た、特に気密壁を設けなくても低沸点媒体の漏洩が防止
される廃熱利用の発電装置を提供する。 【解決手段】 廃熱の熱媒体中に凝縮装置からの低沸点
液体を通して気化させる熱交換器と、流体の垂直な上昇
路と下降路とを有し下降路に空きが生じるよう流体が不
充満に充填される上下長の循環経路とを併設し、熱交換
器により気化された低沸点気体が上昇路の流体を上昇に
流動させ得るように、該気体の送気パイプを上昇路の下
端内に上向きに開口し、循環経路の上端に低沸点気体の
回収パイプを開口し、回収パイプに低沸点気体の前記凝
縮装置を接続し、循環経路の下降路の下端部に、上端か
ら落下する流体により回転するように発電機のタービン
を内装して構成した。
た、特に気密壁を設けなくても低沸点媒体の漏洩が防止
される廃熱利用の発電装置を提供する。 【解決手段】 廃熱の熱媒体中に凝縮装置からの低沸点
液体を通して気化させる熱交換器と、流体の垂直な上昇
路と下降路とを有し下降路に空きが生じるよう流体が不
充満に充填される上下長の循環経路とを併設し、熱交換
器により気化された低沸点気体が上昇路の流体を上昇に
流動させ得るように、該気体の送気パイプを上昇路の下
端内に上向きに開口し、循環経路の上端に低沸点気体の
回収パイプを開口し、回収パイプに低沸点気体の前記凝
縮装置を接続し、循環経路の下降路の下端部に、上端か
ら落下する流体により回転するように発電機のタービン
を内装して構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、原子力
発電所、火力発電所、各種化学プラント等から排出され
る廃熱利用の発電装置に関する。
発電所、火力発電所、各種化学プラント等から排出され
る廃熱利用の発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】廃熱利用の発電装置については、焼却炉
の廃熱のように強い火力によるときには水蒸気により発
電機のタービンを回転させる方法が採られるが、冷却水
の廃水熱のように比較的温度の低い廃熱の利用において
は、廃熱により低沸点液体を気化した気体でタービンを
回転させる方法が多く用いられる。この場合には、低沸
点液体の気化のための熱交換器と、低沸点気体を回収し
再利用するための凝縮装置が不可欠なものとして装備さ
れる。
の廃熱のように強い火力によるときには水蒸気により発
電機のタービンを回転させる方法が採られるが、冷却水
の廃水熱のように比較的温度の低い廃熱の利用において
は、廃熱により低沸点液体を気化した気体でタービンを
回転させる方法が多く用いられる。この場合には、低沸
点液体の気化のための熱交換器と、低沸点気体を回収し
再利用するための凝縮装置が不可欠なものとして装備さ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の低
沸点媒体を用いる廃熱利用の発電装置においては、ター
ビンを回転させるためには低沸点気体に非常な高圧力を
要し、そのため耐圧上の強度が要求されるだけでなく、
タービンを中心に囲むようにして低沸点気体の漏洩防止
の気密壁を強固に構成することになるために、装置の構
築がコスト高となり、また、期待するエネルギー変換効
率が得られなかった。
沸点媒体を用いる廃熱利用の発電装置においては、ター
ビンを回転させるためには低沸点気体に非常な高圧力を
要し、そのため耐圧上の強度が要求されるだけでなく、
タービンを中心に囲むようにして低沸点気体の漏洩防止
の気密壁を強固に構成することになるために、装置の構
築がコスト高となり、また、期待するエネルギー変換効
率が得られなかった。
【０００４】また、低沸点媒体の高圧気化のためには、
廃熱が低温では不適であり、ある程度以上の温度が必要
であるため、産業全般にわたって広く廃熱を利用できな
いという問題もあった。
廃熱が低温では不適であり、ある程度以上の温度が必要
であるため、産業全般にわたって広く廃熱を利用できな
いという問題もあった。
【０００５】この発明は、上記のような実情に鑑みて、
低沸点媒体の高圧化が必ずしも要しなく、また、特に気
密壁を設けなくても低沸点媒体の漏洩が防止される廃熱
利用の発電装置を提供することを目的とした。
低沸点媒体の高圧化が必ずしも要しなく、また、特に気
密壁を設けなくても低沸点媒体の漏洩が防止される廃熱
利用の発電装置を提供することを目的とした。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の目的を達成する
ために、この発明は、廃熱の熱媒体中に凝縮装置からの
低沸点液体を通して気化させる熱交換器と、流体の垂直
な上昇路と下降路とを有し下降路に空きが生じるよう流
体が不充満に充填される上下長の循環経路とを併設し、
熱交換器により気化された低沸点気体が上昇路の流体を
上昇に流動させ得るように、該気体の送気パイプを上昇
路の下端内に上向きに開口し、循環経路の上端に低沸点
気体の回収パイプを開口し、回収パイプに低沸点気体の
前記凝縮装置を接続し、循環経路の下降路の下端部に、
上端から落下する流体により回転するように発電機のタ
ービンを内装した廃熱利用の発電装置を構成した。
ために、この発明は、廃熱の熱媒体中に凝縮装置からの
低沸点液体を通して気化させる熱交換器と、流体の垂直
な上昇路と下降路とを有し下降路に空きが生じるよう流
体が不充満に充填される上下長の循環経路とを併設し、
熱交換器により気化された低沸点気体が上昇路の流体を
上昇に流動させ得るように、該気体の送気パイプを上昇
路の下端内に上向きに開口し、循環経路の上端に低沸点
気体の回収パイプを開口し、回収パイプに低沸点気体の
前記凝縮装置を接続し、循環経路の下降路の下端部に、
上端から落下する流体により回転するように発電機のタ
ービンを内装した廃熱利用の発電装置を構成した。
【０００７】上記の構成によれば、熱交換器により気化
された低沸点媒体が循環経路の上昇路の中に下端の出口
から流体中に噴出されると、その噴出の勢いに加えて、
気泡の浮力による上昇に随伴することから、流体が上に
流動し持ち上げられ、上端において下降路に落下するこ
とによって、その位置エネルギーにより発電機のタービ
ンが回転される。
された低沸点媒体が循環経路の上昇路の中に下端の出口
から流体中に噴出されると、その噴出の勢いに加えて、
気泡の浮力による上昇に随伴することから、流体が上に
流動し持ち上げられ、上端において下降路に落下するこ
とによって、その位置エネルギーにより発電機のタービ
ンが回転される。
【０００８】流体をこのように持ち上げる仕事を終えた
低沸点気体は、回収パイプを通じて凝縮装置に回収さ
れ、低沸点液体として再び熱交換器に供給されることに
よって、気化されてから循環経路において流体を持ち上
げる仕事を行う。そのため、低沸点気体に必ずしも高圧
を要しなく、また、循環中に漏れることもない。補助発
電装置を設けたときにも（請求項２）、仕事を終わって
さらに低くなった圧力の低沸点気体を利用するため、気
密構造が簡単であっても同様に漏れが生じることはな
い。
低沸点気体は、回収パイプを通じて凝縮装置に回収さ
れ、低沸点液体として再び熱交換器に供給されることに
よって、気化されてから循環経路において流体を持ち上
げる仕事を行う。そのため、低沸点気体に必ずしも高圧
を要しなく、また、循環中に漏れることもない。補助発
電装置を設けたときにも（請求項２）、仕事を終わって
さらに低くなった圧力の低沸点気体を利用するため、気
密構造が簡単であっても同様に漏れが生じることはな
い。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明において、熱交換器１を
通す熱媒体１０としては、廃熱を伴なった温水の他、油
類（例えば潤滑油、エンジンオイル）、熱風等を挙げる
ことができる。そして、この熱媒体１０と低沸点液体と
の双方間の熱交換器１の形態についても様々となり、そ
の形態を特に限定するものではない。また、循環経路３
の中に充填される流体１２についても、水の他、油類、
粉状体、粒状体等を用いることもできる。
通す熱媒体１０としては、廃熱を伴なった温水の他、油
類（例えば潤滑油、エンジンオイル）、熱風等を挙げる
ことができる。そして、この熱媒体１０と低沸点液体と
の双方間の熱交換器１の形態についても様々となり、そ
の形態を特に限定するものではない。また、循環経路３
の中に充填される流体１２についても、水の他、油類、
粉状体、粒状体等を用いることもできる。
【００１０】凝縮装置７についても、低沸点媒体を気体
から液体に変換できるものであれば、その構造を特に限
定するものではなく、コンプレッサーで凝縮するもの、
外部から冷熱を取り入れて凝縮するもの、その両方を併
用するもの等であって、冷熱としては、雪、風、河川や
海の水等が挙げられる。
から液体に変換できるものであれば、その構造を特に限
定するものではなく、コンプレッサーで凝縮するもの、
外部から冷熱を取り入れて凝縮するもの、その両方を併
用するもの等であって、冷熱としては、雪、風、河川や
海の水等が挙げられる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、低沸点媒体の気化の圧力によりタービンを回転させ
る場合とは違って、気泡の浮力を利用して流体を持ち上
げ、その位置エネルギーを電気エナルギーに変換するも
のであるため、低沸点媒体の高圧化が必ずしも要しな
く、また、特に気密壁を設けなくても低沸点媒体の漏洩
が防止されるため、装置全体を比較的低コストで構築で
き、維持管理も容易でコスト安となり、さらに、低い廃
熱でも利用可能で広く産業に実施でき、効率的に電気エ
ネルギーへの変換が可能であるという優れた効果があ
る。
ば、低沸点媒体の気化の圧力によりタービンを回転させ
る場合とは違って、気泡の浮力を利用して流体を持ち上
げ、その位置エネルギーを電気エナルギーに変換するも
のであるため、低沸点媒体の高圧化が必ずしも要しな
く、また、特に気密壁を設けなくても低沸点媒体の漏洩
が防止されるため、装置全体を比較的低コストで構築で
き、維持管理も容易でコスト安となり、さらに、低い廃
熱でも利用可能で広く産業に実施でき、効率的に電気エ
ネルギーへの変換が可能であるという優れた効果があ
る。
【００１２】
【実施例】次に、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１３】図面は、例えば、原子力発電所からの廃熱
としての温水を利用する場合を想定し、その廃熱利用の
発電装置を示したもので、低沸点液体を気化させるため
に熱媒体１０としての廃熱温水を通す熱交換器１と、流
体１２としての水の循環経路３とを並列し、循環経路３
に発電機５を装備し、循環経路３から熱交換器１に到る
間に低沸点気体を液体化する凝縮装置７が設けられる。
としての温水を利用する場合を想定し、その廃熱利用の
発電装置を示したもので、低沸点液体を気化させるため
に熱媒体１０としての廃熱温水を通す熱交換器１と、流
体１２としての水の循環経路３とを並列し、循環経路３
に発電機５を装備し、循環経路３から熱交換器１に到る
間に低沸点気体を液体化する凝縮装置７が設けられる。
【００１４】熱交換器１は、温水を通すタンク８を主体
としてその上端に凝縮装置７からの低沸点液体の供給パ
イプ９を接続し、それに続く吸熱パイプ１１がタンク８
に螺旋状に内装され、それに続く低沸点気体の送気パイ
プ１３が下端から出て循環経路３に接続される。また、
タンク８の下端に原子力発電所からの廃熱温水の排出パ
イプ１５が接続され、上端には熱交換した水の廃水パイ
プ１７が接続される。したがって、吸熱パイプ１１は排
出パイプ１５の出口近くの下端部で最も温められること
によって低沸点液体が気化する。また、吸熱パイプ１１
が上端部で最も冷えておりそこにおいてタンク８の中の
廃熱温水がほぼ海水程度の温度に冷却され、廃水パイプ
１７により海に戻されるので、海の環境を害することは
ない。
としてその上端に凝縮装置７からの低沸点液体の供給パ
イプ９を接続し、それに続く吸熱パイプ１１がタンク８
に螺旋状に内装され、それに続く低沸点気体の送気パイ
プ１３が下端から出て循環経路３に接続される。また、
タンク８の下端に原子力発電所からの廃熱温水の排出パ
イプ１５が接続され、上端には熱交換した水の廃水パイ
プ１７が接続される。したがって、吸熱パイプ１１は排
出パイプ１５の出口近くの下端部で最も温められること
によって低沸点液体が気化する。また、吸熱パイプ１１
が上端部で最も冷えておりそこにおいてタンク８の中の
廃熱温水がほぼ海水程度の温度に冷却され、廃水パイプ
１７により海に戻されるので、海の環境を害することは
ない。
【００１５】流体１２の循環経路３は、上昇路１９ａと
下降路１９ｂとからなる上下長の循環パイプにより構成
され、それに流体１２として水を不充満に充填したもの
で、上昇路１９ａの下端に前記した送気パイプ１３の出
口２１が上向きに内突出している。そこで、出口２１か
ら低沸点気体が噴出される勢いと、その気泡２３の上昇
により流体１２が上に流動し、上端に到るとそこから下
降路１９ｂへ落下しその下端中途に設けられている発電
機５のタービン２５を回転させる。また、上昇路１９ａ
における流体１２の上昇に伴う吸引力が下降路１９ｂの
下端に及ぶことから、その負圧により下端部に水位Ｐが
保たれ、それよりも上が流体１２の落下空間となって所
定の落差Ｈが得られる。なお、この落差Ｈは、熱交換器
１の高さよりもずっと大きく設定されている。
下降路１９ｂとからなる上下長の循環パイプにより構成
され、それに流体１２として水を不充満に充填したもの
で、上昇路１９ａの下端に前記した送気パイプ１３の出
口２１が上向きに内突出している。そこで、出口２１か
ら低沸点気体が噴出される勢いと、その気泡２３の上昇
により流体１２が上に流動し、上端に到るとそこから下
降路１９ｂへ落下しその下端中途に設けられている発電
機５のタービン２５を回転させる。また、上昇路１９ａ
における流体１２の上昇に伴う吸引力が下降路１９ｂの
下端に及ぶことから、その負圧により下端部に水位Ｐが
保たれ、それよりも上が流体１２の落下空間となって所
定の落差Ｈが得られる。なお、この落差Ｈは、熱交換器
１の高さよりもずっと大きく設定されている。
【００１６】循環経路３の上端には気室２０が取られそ
こに低沸点気体の回収パイプ２２が出口として開口し、
回収パイプ２２と凝縮装置７との間に排気力を利用する
補助発電装置２３が設けられている。補助発電装置２３
は、タービン２７に低沸点気体を吹きつけてその回転力
を電気エネルギーに変換するもので、その電気が配線２
９により凝縮装置７に送られ、低沸点気体を液体に凝縮
するコンプレッサーの動力の一部に利用される。
こに低沸点気体の回収パイプ２２が出口として開口し、
回収パイプ２２と凝縮装置７との間に排気力を利用する
補助発電装置２３が設けられている。補助発電装置２３
は、タービン２７に低沸点気体を吹きつけてその回転力
を電気エネルギーに変換するもので、その電気が配線２
９により凝縮装置７に送られ、低沸点気体を液体に凝縮
するコンプレッサーの動力の一部に利用される。
【００１７】図２は、他の実施例を示したもので、この
場合は、タンク８の廃熱温水１０により吸熱パイプ１１
ばかりでなく上昇路１９ａと下降路１９ｂも加熱するよ
うにしたもので、タンク８の中にその下端部が差し込ま
れている。このようにすると、流体１２としての水が廃
熱の温水１０により加熱されるために、送気パイプ１３
から未気化の低沸点液体が噴出されても、その液体が上
昇路１９ａの中で気化して気泡２３が爆発的に多くな
り、その結果、上昇路１９ａにおける水１２の上流に勢
いを付けることになる。なお、３０は、凝縮装置７に到
る低沸点気体を予め凝縮処理しやすく河川等の水で冷却
する予備熱交換器である。
場合は、タンク８の廃熱温水１０により吸熱パイプ１１
ばかりでなく上昇路１９ａと下降路１９ｂも加熱するよ
うにしたもので、タンク８の中にその下端部が差し込ま
れている。このようにすると、流体１２としての水が廃
熱の温水１０により加熱されるために、送気パイプ１３
から未気化の低沸点液体が噴出されても、その液体が上
昇路１９ａの中で気化して気泡２３が爆発的に多くな
り、その結果、上昇路１９ａにおける水１２の上流に勢
いを付けることになる。なお、３０は、凝縮装置７に到
る低沸点気体を予め凝縮処理しやすく河川等の水で冷却
する予備熱交換器である。
【図１】この発明による廃熱利用の発電装置を示す断面
説明図である。
説明図である。
【図２】他の実施例を示す廃熱利用の発電装置の断面説
明図である。
明図である。
１ 熱交換器 ３ 循環パイプ ５ 発電機 ７ 凝縮装置 １０ 熱媒体 １２ 流体 ２１ 出口 ２２ 回収パイプ ２５ タービン
Claims (2)
- 【請求項１】 廃熱の熱媒体中に凝縮装置からの低沸点
液体を通して気化させる熱交換器と、流体の垂直な上昇
路と下降路とを有し下降路に空きが生じるよう流体が不
充満に充填される上下長の循環経路とを併設し、熱交換
器により気化された低沸点気体が上昇路の流体を上昇に
流動させ得るように、該気体の送気パイプを上昇路の下
端内に上向きに開口し、循環経路の上端に低沸点気体の
回収パイプを開口し、回収パイプに低沸点気体の前記凝
縮装置を接続し、循環経路の下降路の下端部に、上端か
ら落下する流体により回転するように発電機のタービン
を内装したことを特徴とする廃熱利用の発電装置。 - 【請求項２】 凝縮装置に到る回収パイプの中途に、低
沸点気体の気圧により回転するように補助発電装置のタ
ービンを設け、その電力を凝縮装置に利用するように構
成したことを特徴とする請求項１記載の廃熱利用の発電
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000391782A JP2002195009A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 廃熱利用の発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000391782A JP2002195009A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 廃熱利用の発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002195009A true JP2002195009A (ja) | 2002-07-10 |
Family
ID=18857874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000391782A Ceased JP2002195009A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 廃熱利用の発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002195009A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009531594A (ja) * | 2006-03-31 | 2009-09-03 | ボルター，クラウス | エネルギーを変換する方法、装置およびシステム |
| CN114636146A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-06-17 | 济民可信(高安)清洁能源有限公司 | 一种利用煤炭气化余热的发电系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4041710A (en) * | 1976-09-09 | 1977-08-16 | Robert August Kraus | Hydraulic prime mover device |
| JPS61500622A (ja) * | 1983-11-10 | 1986-04-03 | ソルメツクス コ−ポレイシヨン エヌ ヴエ− | エネルギ−変換系 |
| JP2001323870A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Nkk Design & Engineering Corp | 熱サイホン発電方法及びその装置 |
-
2000
- 2000-12-25 JP JP2000391782A patent/JP2002195009A/ja not_active Ceased
Patent Citations (3)
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| US8393153B2 (en) | 2006-03-31 | 2013-03-12 | Klaus Wolter | Method, device, and system for converting energy |
| CN114636146A (zh) * | 2022-03-02 | 2022-06-17 | 济民可信(高安)清洁能源有限公司 | 一种利用煤炭气化余热的发电系统 |
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Legal Events
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