JPH0454810B2 - - Google Patents

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JPH0454810B2
JPH0454810B2 JP61009073A JP907386A JPH0454810B2 JP H0454810 B2 JPH0454810 B2 JP H0454810B2 JP 61009073 A JP61009073 A JP 61009073A JP 907386 A JP907386 A JP 907386A JP H0454810 B2 JPH0454810 B2 JP H0454810B2
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、膨脹及び再生が可能な作動流体を用
いて熱源の熱を利用できる形で取り出すエネルギ
ーの変化を利用した方法に係り、より詳細には前
記エネルギー利用のための熱力学的サイクルの熱
利用効率向上のための方法に関する。
〔従来技術及び問題点〕
ランキンサイクルでは、水、アンモニア、又は
フレオン等の作動流体を、蒸発装置の中で、熱源
の熱により蒸発させ、この蒸発した気相の作動流
体をタービンに送つて膨脹させることにより、熱
源のエネルギーを利用できる形に変化させる。次
に使用後の気相の作動流体を凝縮装置に導き、冷
媒で凝縮させ、この凝縮した作動流体をポンプで
加圧し、再度蒸発させる。このサイクルをくり返
す。
基本的なカリナサイクルは、米国特許第
4346561号に記載されており、このカリナサイク
ルでは２成分系又は多成分系の作動流体を使用す
る。このカリナサイクルの作動原理は、２成分系
の作動流体を加圧して液体となし、この液体の作
動流体の一部を蒸発させるために加熱し、この作
動流体を噴出させて低沸点成分と高沸点成分とに
分離し、この低沸点成分をタービンの中に導き、
膨脹させてこのタービンを駆動し、前記分離した
高沸点成分を前記蒸発前の２成分系作動流体の加
熱に利用する。次に凝縮装置で前記使用後の低沸
点成分を前記高沸点成分に吸収させるために混合
させる。
前記従来のランキンサイクルとカリナサイクル
を比較すれば、理論上、比較的温度の低い熱源、
たとえば海水や地熱等のエネルギーを利用する場
合には、カリナサイクルの方がランキンサイクル
より効率が良い。
また、本願出願人は米国特許出願第405942号
（出願日1982年８月６日）で、エクサージサイク
ルを開示した。このエクサージサイクルは、温度
が比較的低い熱源を利用することができ、作動流
体を用いて低沸点成分を比較的多く含む１種以上
の濃厚液を作り、かつ、前記作動流体を用いて低
沸点成分の比較的濃度の小さい１種以上の稀薄液
を作る。前記濃厚液の圧力を上げ、この加圧され
た濃厚液を蒸発させて気相の主作動流体を作り、
この気相の主作動流体を低い圧力まで膨脹させて
エネルギーを利用できる形に変換する。このエネ
ルギー変換を終り低圧になつた作動流体、すなわ
ち使用後の気相の作動流体を稀薄液に吸収溶解さ
せ冷却し凝縮させて作動流体として再生し、これ
を再使用する。
前記エクサージサイクルでは、前記タービンの
出口で作動流体の圧力及び温度が非常に低下する
ことを有効に活用するのが好ましい。前記凝縮装
置の冷却水の温度を別とすれば、前記エクサージ
サイクルでは、凝縮圧力を高くすればする程前記
作動流体の低沸点成分の濃度が大きくなる。しか
しながら、前記凝縮圧力を高くすればする程、タ
ービンの出口の圧力が高くなり、このタービンの
出口における低沸点成分の濃度も大きくなる。前
記作動流体の濃度が大きい程、蒸溜する必要があ
り、そのために温度を下げるための熱が必要にな
る。そこで前記タービンの出口の圧力を下げ、従
つてその温度を下げて前記作動流体の低沸点成分
の濃度を下げ、このタービンの出口の温度を上げ
て蒸溜できるようにする必要がある。
前記と逆にすれば、前記タービンの出口の圧力
と前記冷却水の温度とが均衡する。しかしなが
ら、前記タービンの出力を最大にするためには、
このタービンの出口の圧力を極力下げる必要があ
る。このタービンの出口の圧力と温度を上述のよ
うに下げれば、前記作動流体の低沸点成分の濃度
が下がり、そのために反対の行動としてタービン
の出口の圧力と温度が必ず上がる。この状況では
冷却水の温度が上がり、冷却が悪くなる。
また、前記エクサージサイクルでは、タービン
から出る作動流体の出口の温度を制御することが
望ましい。このエクサージサイクルのような熱力
学的サイクルでは、作動流体の温度を熱源ででき
るだけ上げれば効率を向上させることができる。
しかしながら、前記タービンから出る作動流体は
飽和蒸気とほぼ同じ温度及び圧力であることが望
ましいが、前記タービンから出る気相の作動流体
が過熱蒸気であれば、前記エクサージサイクルに
エネルギーの損失が生ずる。
前記エクサージサイクルでは、前記タービンに
入れる作動流体の温度を可能の限り上げれば、こ
のタービンから出る作動流体は若干過熱された状
態又は飽和蒸気の状態になるのが特に好ましいと
される。そのためにこのエクサージサイクルでは
タービンから出る作動流体は簡単に凝縮しないの
でその代わりり蒸溜が行なわれている。前記ター
ビンから出る作動流体が過熱状態であれば、前記
エクサージサイクル全体としては無用のエネルギ
ー損失が生じる。たとえば、タービンから出る使
用後の作動流体を熱交換装置で凝縮した作動流体
の再生前の予熱に使用することができるのは、前
記特許出願について説明したように、前記熱交換
装置の温度差が効果もなく大きくなり過ぎるから
である。
この問題を解決しようとして作動流体をタービ
ン中でさらに膨脹させると、そのタービンから出
る作動流体の温度は下がり、圧力も下がつてしま
う。この圧力の下がつた作動流体は取扱いが厄介
である。その理由は、蒸溜に要する熱量が多くな
るし、この作動流体を吸収するために必要な稀薄
液が多くなるからである。従つて、タービン内に
高温の作動流体が存在することから生じるエネル
ギー損失の問題を解決しようとするこの研究は、
望ましいものではない。
〔発明の目的〕
本発明の第１の目的は、前記エクサージサイク
ルの効率を向上させる方法を提供することにあ
る。この効率向上は、タービンの出口における作
動流体の低い圧力及び温度を選択することにより
行ない、この圧力及び温度の選択は前記タービン
から出る作動流体を一部蒸溜して再生する前にこ
の濃度を上げることにより行なうものである。
本発明の他の目的は、凝縮装置に供給する熱を
可能な限り減少できるようにした方法を提供する
ことにある。
本発明の他の観点からの第１の目的は、タービ
ンから出る作動流体が過熱蒸気であるがために生
ずるエネルギー損失を、この作動流体の圧力を下
げることなく減少させることにある。
本発明のさらに他の目的は、エクサージサイク
ルにおいて、タービンから出る作動流体の温度を
効率よく制御し、任意の熱を付加することにより
前記タービンの出力をより多く増大させ得るよう
にした方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明は、低沸点成
分と高沸点成分を有し部分的に気化した作動流体
から、前記低沸点成分を濃縮させた第１蒸気と前
記低沸点成分を稀薄にさせた残余稀薄液とに分離
する分離段階と、前記第１蒸気を前記残余稀薄液
の一部に混合吸収させて前記部分的に気化した作
動流体より低沸点成分の濃度が大きい濃厚液を作
り、前記残余稀薄液の残りを前記濃厚液より低沸
点成分を稀薄にさせた稀薄液として使用する段階
と、前記濃厚液を作動圧力まで加圧し、この濃厚
液を気化させて気相の主作動流体を作る段階と、
前記気相の主作動流体を使用後の主作動流体と同
じ圧力なるまで膨脹させて、この主作動流体のエ
ネルギーを利用できる形で取り出す段階と、前記
稀薄液から第２蒸気と第２希薄液を作る段階と、
前記使用後の主作動流体を冷却して凝縮させ、前
記使用後の主作動流体と同じ圧力の前記第２稀薄
液に吸収させて蒸溜用作動流体を作る段階と、前
記蒸溜用作動流体を凝縮させて凝縮流体を作る段
階と、前記凝縮流体の圧力を低い方の中間圧力ま
で加圧する段階と、前記第２蒸気と前記凝縮流体
とを混合させて混合流体を作る段階と、前記混合
流体の圧力を高い方の中間圧力まで加圧して前記
部分的に気化した作動流体を作る段階、とを経る
ことを特徴とするものである。
また、別の発明は、低沸点成分と高沸点成分を
有し部分的に気化した作動流体から低沸点成分を
濃縮させた蒸気と残余稀薄液を作る段階と、前記
蒸気を前記残余稀薄液の一部に混合吸収させて前
記部分的に気化した作動流体より低沸点成分の濃
度が大きい濃厚液を作り、前記残余稀薄液の残り
を前記濃厚液より低沸点成分を稀薄にさせた稀薄
液として使用する段階と、前記濃厚液を作動圧力
まで加圧し、この濃厚液を気化させて気相の主作
動流体を作る段階と、前記残余稀薄液の一部を前
記気相の主作動流体の中に噴射して前記過熱され
た気相の主作動流体の温度を下げる段階、前記気
相の主作動流体を使用後の主作動流体と同じ圧力
なるまで膨脹させて、この主作動流体のエネルギ
ーを利用できる形で取り出す段階と、前記使用後
の主作動流体を前記稀薄液の一部に溶融させて該
使用後の作動流体を冷却し凝縮させる段階、とを
経ることを特徴とするものである。
〔実施例〕
以下、図を用いて本発明の実施例を説明する。
第１図に、本発明に基く熱力学的サイクルを実
施するエネルギー利用装置１０を示す。このエネ
ルギー利用装置１０は、ボイラー１０２、タービ
ン１０４、凝縮装置１０６、ポンプ１０８、及び
蒸溜装置１２６を備えている。蒸溜装置１２６は
復熱装置１１０、蒸溜型重力式分離装置１１２、
加熱装置１１４、予熱装置１１６、稀薄液分離装
置１１８、及び濃縮装置１２０を含む。
本発明の熱力学的サイクルの駆動には各種熱
源、たとえば約500℃又はそれ以上の温度を有す
る熱源から、海水の温度差を利用するような低温
度の熱源に至るまで利用でき、たとえば品質の悪
い主燃料、廃熱、地熱、太陽熱、又は海洋の熱エ
ネルギー変換装置等も本発明を実施するための熱
源とすることができる。
本発明に基くエネルギー発生装置は各種の作動
流体が使用可能であり、この作動流体は、低沸点
流体と沸点の比較的高い高沸点流体から成る多成
分系作動流体、たとえば水とアンモニアとの混合
液、２種類以上の炭化水素、２種類以上のフレオ
ン、炭化水素とフレオンの混合物、その他、これ
に似たもので差支えない。一般的には前記作動流
体は、好ましい熱力学的特性及び溶解度を有する
ものであれば、如何なる成分の混合物でもよい。
本発明に基くエネルギー利用装置すなわち熱力学
的サイクルは、アンモニアと水より成る作動流体
を使用する場合を例として説明する。
アンモニアと水より成る作動流体、すなわちア
ンモニア水溶液においては、アンモニアは沸点が
−33℃の低沸点成分を構成し、これに対して水は
沸点が100℃の高沸点成分を構成する。従つて、
アンモニアの濃度を上げればアンモニア水溶液の
沸点は低くなる。
エネルギー利用装置に入れた作動流体はそのエ
ネルギー利用装置を連続的に作動させるが、その
際、その作動流体は膨脹してエネルギーを利用で
きる形に変換し、続いて連続的に再生されるの
で、エネルギー利用装置の中で長時間使用しても
量が減ることはない。
本発明に使用するエクサージサイクルの概要は
係属中の米国特許出願第405942号（出願日は1982
年８月６日、出願人は本願発明の発明者）及び米
国機械学会誌（ASME Paper）84−GT−173号
に掲載されたA.I.カリナ（A.I.Kalina）の論文
（標題は「新規なボトミングサイクルによる複合
循環装置」（“Combined Cycle System With
Novel Bottoming Cycie”）に記載されており、
この特許出願及び米国機械学会誌所載の論文は本
発明に引用する。
前記エネルギー利用装置１０に入れた作動流体
は、使用後に図に点１で示す位置に位置し、この
位置では凝縮された状態にあり、この状態の作動
流体を本明細書では凝縮流体という。この凝縮流
体はポンプ１２２で加圧され、点２に送られ、こ
の点２で低い方の中間圧力となる。この低い方の
中間圧力はタービンの入口３０の圧力より低く出
口３８の圧力より高い。前記凝縮流体は点２から
濃縮装置１２０の頂部に送られ、たとえばこの頂
部から噴霧されて、点２８からの低沸点成分濃度
の大きい飽和蒸気（第２蒸気）に混合される。こ
の点２８の圧力は点２の圧力にほぼ等しい。これ
は前記凝縮流体がポンプ１２２で加圧されても、
点２８からの飽和蒸気（第２蒸気）にすぐに吸収
されるからである。
濃縮装置１２０で前記混合により作られた混合
流体は、この濃縮装置１２０から出て点４１を通
る。この混合流体は、点２にある凝縮流体よりも
低沸点成分の濃度が大きい。この混合流体はポン
プ１２４で加圧され高い方の中間圧力の点４２に
送られる。この混合流体はその後予熱装置１１
６、加熱装置１１４、及び復熱装置１１０で連続
的に加熱され、部分的に気化した作動流体とな
る。この予熱装置１１６及び加熱装置１１４にお
ける加熱段階はタービン１０４から吐出される使
用後の主作動流体との向流により得られる熱及び
このエネルギー発生装置に使用されるその他の流
体の熱を熱源とする復熱であり、これに対し復熱
装置１１０での加熱は、タービン１０４の出口３
８等から使用後の主作動流体の熱のみによつて行
なわれるから、いわば復熱に対する補償である。
点５を流れる作動流体は、自然流下蒸溜式分離
装置１１２を通つて部分的に蒸発する。ここで分
離される蒸気（第１蒸気）は、低沸点成分の濃度
が極めて大きく、残つた液はここで低沸点成分を
ほとんど放出して残留稀薄液となり、分離装置１
１２を出て点７を通る。
前記残留稀薄液は分離装置１１２を出た後、点
８，１０，４０で３分割される。点８を通つた残
留稀薄液は点６から来る蒸気（第１蒸気）と比例
的に混合されて濃厚液となり、この濃厚液は点９
を通り、後の段階で必要になる低沸点成分及び高
沸点成分を含んでいる。濃厚液のこの低沸点成分
と高沸点成分の比率は、作動中のエネルギー損失
を最少にするように選択される。一般的には、点
９の流体は点５の流体より低沸点成分の濃度が大
きい。
また、効率を最大にするためには、前記濃厚液
の成分の濃度を、ボイラ１０２におけるエネルギ
ーの損失が最少になるように選定するのが有利で
ある。実際には、低沸点成分の最適範囲は重量パ
ーセントで最大50乃至70％であるが、いなかる場
合でもこの範囲内になけれあならないというもの
ではない。一般的には、高沸点成分を重量パーセ
ントで最低20乃至25％にするのが有利である。
前記濃厚液は加熱装置１１４で放熱し、この放
出された熱は、すでに説明したように、点３から
点４に送られる混合流体（作動流体）の加熱に利
用される。前記放熱した濃厚液は予熱装置１３０
でさらに放熱し、凝縮流体１０６の中で線２４か
ら線２３に沿つて流れる冷却水で冷却されて完全
に凝縮する。
この凝縮した濃厚液はポンプ１０８て点１４か
ら点２１に送られ、予熱装置１３０を通る時に向
流し、さらにボイラ１０２を通り、このボイラ１
０２で加熱され、好ましくはほぼ完全に蒸気にさ
て気相の主作動流体となる。最も好ましいのは、
この気相の主作動流体を完全に蒸気にして点３０
で過熱蒸気とすることである。ボイラの加熱側の
流体の流れを線２５，２６で示す。
前記気相の主作動流体は次にタービン１０４の
中で膨脹して所定の機械的動力を出力する。点３
８の使用後の主作動流体がまだ過熱蒸気である場
合には、前記自然流下蒸溜式分離装置１１２から
出る残余稀薄液をタービン１０４の中の膨脹中の
気相の主作動流体の中に噴射することもできる。
この噴射は最終段階又はその隣りのタービンの出
口に対して行なうのが最も実用的であるが、その
ためにタービン１０４から出る使用後の主作動流
体にも、例えば点３８で、第１図に破線で示すよ
うに噴射することもできる。このタービン１０４
の出口付近への噴射により、タービン１０４の前
記段階にある気相の主作動流体は点３６から点３
９までの移動中に濃度が変わる。
残余稀薄液を最終段階より前の段階のタービン
１０４に噴射する場合は、タービン１０４の噴射
対象の次の段階の気相の主作動流体の過熱蒸気の
状態に比例するように残余稀薄液を噴射しなけれ
ばならない。しかしながら、この点３９で噴射さ
れた混合後の気相の主作動流体は噴射前の点３６
におけるよりも、温度が低く、低沸点成分の濃度
が少なく、エンタルピーの値が小さい。これと同
様に、タービン１０４の出口の使用後の主作動流
体は、前記噴射がなされた場合には、噴射されな
い場合よりも、エンタルピー、温度、及び低沸点
成分濃度の値が小さくなる。さらにこのタービン
１０４の出口における重量流量は噴射前の点３６
における値より大きい。その理由は合流点１３２
における流量の和が等しいからである。
前記噴射は、タービン１０４の最終段階の使用
後の主作動流体が過熱蒸気ではなく飽和蒸気又は
湿つた蒸気としての特性になるように行なう。こ
のタービン１０４から吐出された後の使用後の主
作動流体に対して前記噴射を行なえば、この作動
流体は噴射された残余稀薄液によつて飽和蒸気に
なる。
管路１３６の気相の主作動流体の圧力を管路１
３７の噴射前の作動流体の圧力にほぼ等しくする
ために調圧装置１３８を使用する。この調圧装置
１３８は、前記残余稀薄液の圧力をタービン１０
４と同じ圧力まで減圧する必要がある場合には絞
り弁の形にし、前記残余稀薄液の圧力がタービン
１０４と同じ圧力であれば省略し、管路１３６の
圧力を管路１３７と同じ圧力まで加圧する必要が
ある場合にはポンプの形にすることができる。
前記タービン１０４から吐出された使用後の主
作動流体は点３８を通り、さらに復熱装置１１
０、加熱装置１１４、及び予熱装置１１６を通
り、冷却されて部分的に凝縮する。しかしながら
前記タービン１０４の出口、その結果として復熱
装置１１０の出口、加熱装置１１４の出口、及び
予熱装置１１６の出口における使用後の主作動流
体の圧力が非常に低い場合には、この作動流体を
冷却水で凝縮させることはできない。これは不具
合と誤認され易いが、作動流体のエネルギーがタ
ービン１０４で消尽された結果であるから不具合
ではない。
この誤認を防ぐために、蒸溜型分離装置１１２
の蒸気放出後の残余稀薄液の一部を、点１０から
点１２に送る時に加熱装置１１４の中で冷却す
る。すなわちこの蒸気放出後の残余稀薄液の残り
を稀薄液として使用し点３から点４に送られる混
合流体（作動流体）を加熱する。この蒸気放出後
の稀薄液を絞り弁１４０で絞つて点２７で低い方
の中間圧力まで下げる（すなわち点２７の圧力を
点２の圧力と同じにする）。この低い方の中間圧
力にした稀薄液を非濃縮型分離装置１１８に送
り、この分離装置１１８で絞り弁１４０によつて
稀薄液の圧力を低下させるために２つの流れに分
割する。その第１の流れは飽和蒸気（第２蒸気）
であり、点２８を通り、低沸点成分をやや多く含
む。前記第２の流れは蒸気吸収用の稀薄液（第２
稀薄液）であり、稀薄状態で点２９を通り、低沸
点成分が少ないので、低沸点成分を吸収しやす
い。点２８を通る飽和蒸気（第２蒸気）は濃縮装
置１２０に送られ、ここで点２から送られる予め
冷却された凝縮流体と混合されて低沸点成分の濃
度が増加した混合流体となる。
前記蒸気吸収用の稀薄液（第２稀薄液）は点２
９を通り、その圧力が前記点２４の混合流体（作
動流体）の圧力（高い方の中間圧力）と同じであ
るが、この稀薄液は低沸点成分の濃度が点４２の
混合流体より小さいので、点２９の温度は常に点
４２より高い。したがつて点２９の稀薄液（第２
稀薄液）は予熱装置１１６に送られて冷却され、
濃縮装置１２０から予熱装置１１６に送られる混
合流体の加熱に必要な熱の一部を与える。
前記冷却された蒸気吸収用の稀薄液（第２稀薄
液）は、絞り弁１４２で絞られてタービン１０４
の出口から出た使用後の主作動流体の点１７にお
ける圧力とはぼ同圧力になる。この点１７を通る
タービン１０４から吐出された使用後の主作動流
体と、点１９を通る蒸気吸収用の稀薄液（第２稀
薄液）は混合されて点１８で蒸留用作動流体にな
る。この点１８の蒸留用作動流体は、高沸点成分
の濃度が大きいから、通常の温度の冷却水で完全
に凝縮する。従つてこの蒸留用作動流体は凝縮装
置１０６の中で完全に凝縮して凝縮流体となり、
その圧力は点１の圧力と同じになる。以上の工程
がくりかえされる。
公知の如く、熱効率を上げるためには、タービ
ン１０４に入れる気相の主作動流体の温度をでき
るだけ上げる必要がある。そのために主作動流体
の温度を常に加熱流体の温度にできるだけ近づけ
る。タービン１０４に流入する主作動流体の温度
を大きくすることにより、主作動流体の温度が低
い場合よりも利用できるエンタルピーが大きくな
るので、タービン１０４の出力が増す。
しかしながら、タービン１０４の入口の温度を
上げればこれに対応してそのタービン１０４の出
口の温度も上がる。したがつて使用後の主作動流
体がタービン１０４から過熱蒸気のままで出るこ
とがあり、この過剰のエネルギーすなわち過熱蒸
気と飽和蒸気とのエネルギーの差は、前記蒸溜段
階で本質的に利用できず、前記作動流体の循環工
程全体としても利用することができない。これ
は、作動流体の潜在的なエネルギーの不十分な使
用を意味する。
前記循環工程の効率を最大にするためには、前
記ボイラ１０２及びタービン１０４を通る主作動
流体の低沸点成分の濃度をできるだけ上げると共
にタービン１０４から出て蒸溜装置１２６を通る
使用後の主作動流体の低沸点成分の濃度をできる
だけ低くするのが好ましい。
それ故、残余稀薄液を噴射器１３９からタービ
ン１０４の中に直接噴射することにより、タービ
ン１０４の最終段階を通る主作動流体の低沸点成
分の濃度をすぐに下げて、熱エネルギーの損失を
減少させる。この熱エネルギーの損失は、タービ
ン１０４の最終段階を通る主作動流体の流量を上
げることにより償われる。このようにしなけれ
ば、タービン１０４を通る主作動流体の潜在エネ
ルギーは、利用されず蒸溜装置１２６で熱交換の
際に失われてしまう。
本発明の循環工程では、分離装置１１２からタ
ービン１０４への噴射を行なわない。その理由
は、タービン１０４の出口から出た使用後の主作
動流体が過熱蒸気でない場合は、前記噴射は無駄
であり、通常不要だからである。
タービン１０４への噴射を行なうのが好ましい
場合には、前記噴射を、循環工程の熱損失ができ
る限り最少になるような位置で行なう。この噴射
位置を決めるためには特殊な知識経験を必要とし
ない。この噴射位置は、通常タービン１０４の後
段階又は出口より前の位置である。
前記残余稀薄液を噴射すれば、タービン１０４
の出力が増大するが、そのためには先づタービン
１０４を通る主作動流体の流速を上げなければな
らない。しかしながら使用できるエネルギーはタ
ービン１０４の出力を増加させるより効果的な場
合に使用される。
前記濃縮装置１２０及びその関連部材を用い
て、前記凝縮流体（作動流体）の濃度を前記ター
ビン１０４の出口の比較的低い圧力及び温度に適
合させ得るので、タービン１０４の出口における
主作動流体の圧力及び温度が前記作動流体の蒸溜
に適しない場合でも、蒸溜を支障なく行なうこと
ができる。その理由は、この蒸溜装置１２６に送
り込まれる凝縮流体（作動流体）が低沸点成分の
濃度が著しく大きい溶液であるからタービン１０
４の出口の比較的低い温度で十分蒸溜されるから
である。
しかしながら、そのために凝縮装置１０６に対
する熱の供給が減少し、分離装置１１２から出る
温度の高い作動流体が一部凝縮せずに次の段階に
流れるので、凝縮能力が低下する。言い換えるな
らば、タービン１０４から出る使用後の主作動流
体は、凝縮前に分離装置１１８からの吸収用の稀
薄液（第２稀薄液）に混合される。この稀薄液
（第２稀薄液）は分離装置１１２から出る稀薄液
より低沸点成分の濃度が低い。従つて吸収後に凝
縮装置１０６に入る濃度の低い方の主作動流体が
液相であるから、凝縮による放熱量が減少し、従
つて凝縮に要する面積が減少し、装置としての効
率が良くなる。
本発明は、噴射装置１３９を使用すれば、点３
８から点１７に流れる使用後の主作動流体の平均
温度が効率よく上昇し、それと同時に点４２から
点５に流れる加熱すべき凝縮流体の平均温度が濃
縮装置１２０内の凝縮流体の噴射によつて低下す
る。従つて前記作動流体の平均温度の上昇及び低
下を個別的に行なつても、また組み合せて行なつ
ても、前記装置全体としての効率を増加させるこ
とができる。
本発明に基く蒸溜装置１２６は、使用後の主作
動流体の高温側の熱、熱源で加熱された比較的温
度の高い流体の低温度部分の熱、熱源として利用
できる比較的低温の廃熱その他の熱又は前記ボイ
ラ１０２で濃厚液（主作動流体）と蒸発に利用で
きない比較的低温の流体の熱を蒸溜用の熱として
利用することができる。実用的にも、如何なる熱
でも、特に蒸発用に効率よく利用できない比較的
低温の熱を前記蒸溜装置１２６の比較的低温の加
熱源として利用することができる。これと同様
に、上述のような比較的温度の低い熱を予熱に利
用することができる。
以上本発明の１つの実施例について説明した
が、この実施例から多くの変更例又は改良例を作
ることができ、そのような変更例又は応用例は全
て本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に基く方法を実施するための一
実施例を示す概略回路図である。 １乃至２２，２７乃至２９……作動流体循環路
中の各点、１０……エネルギー利用装置、２４，
２５……冷却水管路、２５，２６……加熱流体管
路、３０……タービン入口、３１乃至３５，３７
……タービン、３８……タービン出口、１０２…
…ボイラ、１０４……タービン、１０６……凝縮
装置、１０８，１２２……ポンプ、１１０……復
熱装置、１１２，１１８……分離装置、１１４…
…加熱装置、１１６……予熱装置、１２０……濃
縮装置、１２６……蒸溜装置、１３２……合流
点、１３６，１３７……管路、１３８……調圧装
置、１３９……噴射装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 低沸点成分と高沸点成分を有し部分的に気化
    した作動流体から、前記低沸点成分を濃縮させた
    第１蒸気と前記低沸点成分を稀薄にさせた残余稀
    薄液とに分離する分離段階と、 前記第１蒸気を前記残余稀薄液の一部に混合吸
    収させて前記部分的に気化した作動流体より低沸
    点成分の濃度が大きい濃厚液を作り、前記残余稀
    薄液の残りを前記濃厚液より低沸点成分を稀薄に
    させた稀薄液として使用する段階と、 前記濃厚液を作動圧力まで加圧し、この濃厚液
    を気化させて気相の主作動流体を作る段階と、 前記気相の主作動流体を使用後の主作動流体と
    同じ圧力なるまで膨脹させて、この主作動流体の
    エネルギーを利用できる形で取り出す段階と、 前記稀薄液から第２蒸気と第２希薄液を作る段
    階と、 前記使用後の主作動流体を冷却して凝縮させ、
    前記使用後の主作動流体と同じ圧力の前記第２稀
    薄液に吸収させて蒸溜用作動流体を作る段階と、 前記蒸溜用作動流体を凝縮させて凝縮流体を作
    る段階と、 前記凝縮流体の圧力を低い方の中間圧力まで加
    圧する段階と、 前記第２蒸気と前記凝縮流体とを混合させて混
    合流体を作る段階と、 前記混合流体の圧力を高い方の中間圧力まで加
    圧して前記部分的に気化した作動流体を作る段
    階、 とを経ることを特徴とする蒸気サイクル熱機関
    の作動方法。 ２ 前記稀薄液を前記第２稀薄液と前記第２蒸気
    とに分離するために、前記稀薄液の一部の圧力を
    下げる段階を含むことを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の蒸気サイクル熱機関の作動方法。 ３ 前記気相の主作動流体が過熱された時に、前
    記残余稀薄液の一部を前記気相の主作動流体の中
    に噴射してこの過熱された主作動流体の温度を下
    げる段階を含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の蒸気サイクル熱機関の作動方法。 ４ 前記残余稀薄液は前記使用後の主作動流体が
    飽和蒸気になるまで噴射されることを特徴とする
    特許請求の範囲第３項記載の蒸気サイクル熱機関
    の作動方法。 ５ 低沸点成分と高沸点成分を有し部分的に気化
    した作動流体から低沸点成分を濃縮させた蒸気と
    残余稀薄液を作る段階と、 前記蒸気を前記残余稀薄液の一部に混合吸収さ
    せて前記部分的に気化した作動流体より低沸点成
    分の濃度が大きい濃厚液を作り、前記残余稀薄液
    の残りを前記濃厚液より低沸点成分を稀薄にさせ
    た稀薄液として使用する段階と、 前記濃厚液を作動圧力まで加圧し、この濃厚液
    を気化させて気相の主作動流体を作る段階と、 前記残余稀薄液の一部を前記気相の主作動流体
    の中に噴射して前記過熱された気相の主作動流体
    の温度を下げる段階、 前記気相の主作動流体を使用後の主作動流体と
    同じ圧力なるまで膨脹させて、この主作動流体の
    エネルギーを利用できる形で取り出す段階と、 前記使用後の主作動流体を前記稀薄液の一部に
    溶融させて該使用後の作動流体を冷却し凝縮させ
    る段階、 とを経ることを特徴とする蒸気サイクル熱機関
    の作動方法。 ６ 前記残余稀薄液の一部を前記気相の主作動流
    体の膨脹継続中に該気相の主作動流体の中に噴射
    する段階を含むことを特徴とする特許請求の範囲
    第５項記載の蒸気サイクル熱機関の作動方法。 ７ 前記残余稀薄液を膨脹終了後の前記使用後の
    主作動流体の中に噴射する段階を含むことを特徴
    とする特許請求の範囲第５項記載の蒸気サイクル
    熱機関の作動方法。 ８ 前記噴射された残余稀薄液の圧力をこの残余
    稀薄液が噴射された主作動流体の圧力と等しくす
    る段階を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
    ５項記載の蒸気サイクル熱機関の作動方法。 ９ 前記残余稀薄液の噴射は、前記使用後の主作
    動流体が前記残余稀薄液の噴射され前記使用後の
    主作動流体の膨脹が完了した後に飽和蒸気になる
    ように行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
    ５項記載の蒸気サイクル熱機関の作動方法。
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