JPS59211703A - 低温エンジン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ホ願は、１９８２年６月２１日付で出願された米国特許
出願第４００，４６４号の一部継続出願である。

本発明は、一般にエンジン装置に関し、さらに詳しく言
えば、低温タービンと関連した蒸気タービン動力プラン
トを備えた設備に用いられる高圧タービンのような高圧
高温エンジン装置と比較した場合に、はぼ低温で作動す
るエンジン装置に関するものである。このような低温タ
ービンに置き代わることができる低温エンジン装置は、
外気温度で動作する代表的外部冷却源よりも低温の冷却
流体の流れをつくることができる合成熱吸込と共同する
。

堀出し燃料資源の非再生が増大しているという認識に応
えて、太陽エネルギ、海洋熱勾配エネルギ、地熱エネル
ギ・ポテンシャル、生物量およびその他の低級ではある
が再生可能な燃料源を用いることのできる装置のような
低級エネルギ源の開発の潜在力を有する種々の技術に注
意が次第に向けられるようになってきた。高級燃料を消
費する処理環境に放出される廃熱エネルギ量の利用につ
いて、一般公衆の注意はほとんど払われていない。

もちろん、高級燃料を消費する装置の効率を上げるか、
または天然資源を保存するために低級エネルギ源を使用
する装置を設けることが望ましい。

このような効率を高めるための１つの試みとして、廃熱
エネルギを電気のような使途のあるエネルギに変換する
ことがなされている。例えば、電気利用産業においては
、熱の相当量が蒸気タービンの凝縮器から放出されるこ
とによって廃秦されている。さらに、この廃棄熱を周囲
に無計画に放出することは熱汚染に関する強い関心を呼
んでいる。この数年間、この熱エネルギの一部を回収す
るための試みがなされてきた。過去の試みは、結合され
たガス・タービン／蒸気サイクルを有スる装置とか、蒸
気タービン・サイクルの放出端に直列に付加されたボト
ミング・サイクル低温タービンを有スるエンジン装置か
らなる二元蒸気ランキン・サイクルと共同した装置とか
らなっていた。

この線にそった試みは、廃熱を単独の蒸気タービン・サ
イクルから大容量の水のような利用しやすい外気温度“
吸込み”に直接に放出することである。これらの試みは
、実用的な最低凝縮圧力または高真空条件で、代表的に
は１インチＩ（Ｐ程度で放出するものであるけれども、
それは依然として凝縮残留熱を放出する必要がある。こ
の熱はサイクル中タービンによって有効な出力に実際に
変換される実用化熱の２倍よりも大きくなることがしば
しば起る。

蒸気よりもむしろ熱力学媒体としてハロゲン化された炭
素冷却剤を用いることによって、サイクルの低温部分を
修正することによってこの状況を改善する試みがなされ
てきた。この試みは全蒸気の全体的な熱力学的効率を相
当に改善しているが、一方では高真空凝縮圧力の必夢性
をも排除している。冷却剤蒸気が水蒸気の温度よりも低
いので、全体の熱力学的効率が改善されている。このこ
とは、熱力学媒体を液化するさいに放出される廃熱がサ
イクル中で利用できる単位熱に関して減少されるという
ことを意味している。

この試みは相当の改良をもたらしてはいるが、このシス
テムの効率をそれ以上に向上させようとする試みが、熱
入力供給として提唱された低級熱源の温度によって固有
の制約を受け、また、サイクルの底端における最低温度
が制御できない天然に発生する冷却源の温度によって指
定されるので、固有の制約を受ける。このような効率は
、熱源またはサイクルの上端の温度と、サイクルの底端
または流体の自然発生物体によってつくられる熱の“吸
込み′°の温度との差の関数となるカルク・サイクル効
率の用語で定義されるので、そのことは任意のシステム
理論的最大ポテンシャル効率を制限する。

特定の従来の試みは、自然には発生せずかつ自然発生物
体の温度よりも低い吸込み内に廃熱を放出することによ
って、カルク・サイクルの温度差を増加させることであ
った。これらの試みは、冷却された流体が凝縮器温度を
低下させるさいに用いる貯留器から引き出される必要性
が生じるまで、冷たい冷却槽を準備して貯蔵位置に配置
することに依存している。蒸気圧縮冷却がこの点に関し
て用いられている。この冷却はシャフトの動力出力が増
加するにつれて利用できるようになる吸込みを与えるの
に要する冷却を行うために、より多くの入力シャフト動
力を必要とすることになる。そのシャフト動力出力は制
限された効率の向上をもたらすものである。これらの試
みはエネルギが後の使用のために貯蔵される６バツチ″
装置として特徴付けられている。しかし、このような貯
蔵から回収されたエネルギ量は、通常貯蔵を行うために
消費されたエネルギ量以下になる。

したがって、代表的に利用できる天然物体の温度以下の
温度まで最も有効に吸込みが温度の、壱で変化されうる
ような低温エンジンに関連して熱放出の吸込みを与える
さいに得られるべき相当の利益がある。それ以上の顕著
な利点は、この吸込みがエネルギの貯蔵されたバッチの
吸込み以外の形体で設けられうるということである。

これらの目標は、エンジン装置の動作と同時に発展され
る連続流合成吸込みを有する低篇１エンジン装置を設け
ることによって、本発明にもとづいて達成される。ただ
必要な外部入力は、低級熱源および外気温度の流体源の
ものである。本発明にもとづく低温エンジン装置は、前
記低級熱エネルギ入力と熱交換関係で結合した低温エン
ジンを有している。低温熱エンジンは、外気温度の外部
冷却源と熱交換関係で結合した吸収器構成体を有する吸
収−冷却副装置と熱交換関係で結合している。

連続流合成吸込みと低温熱エンジンとの間の熱交換温度
は、外部冷却源の外気温度以下になる。

したがって、本発明の目的は、改良された低温エンジン
装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、貯えられた補助エネルギ装置の利
用可能性とはほぼ独立したエンジン装置を提供すること
にある。

本発明の別の目的は、全体の低温エンジン装置に関連し
て使用から生じる増大動力出力歩留よりも低い比率でエ
ネルギを消費する連続流合成吸込みを提供することにあ
る。

本発明の別の目的は、熱汚染に関する関心に応えて有用
なエンジン装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、増大された低温タービン出力およ
び減少された回転機械および資金費用を有する低温エン
ジン装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、冷却サイクルにおける正味のエネ
ルギ消費を、タービン・サイクルへの増大された出力の
利点をずらせるのに要するものよりも低い正味エネルギ
入カ指合となる点まで減少させるように、エンジン・サ
イクルと冷却サイクルとの間で加熱および冷却の再生交
拗のできるエンジン装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、エンジン装置の全体の効率を高め
る相互作用を達成するために種々の要素を組み合せるエ
ンジン装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、入力シャフト動力を必要とせずに
作動しかつ入力エネルギ曽として熱エネルギを使用する
吸収−冷却副装置と共同する改良された低温エンジンを
提供することにある。

本発明の別の目的は、外気よりも低い吸込み温度を有す
る連続流合成吸込みと共同しかつ吸込み温度が可変設計
パラメータとして選定されうる改良低温エンジン装置を
提供することにある。

本発明にもとづく低温エンジン装置は、低級熱エネルギ
入力供給源２１、低温熱エンジン２２、吸収−冷却副装
置２３Ｉ２３ａ、２３ｂとからできている。外部冷却＃
２４は吸収−冷却副装置と熱交換結合をしている。外部
冷却源２４は、通常機械的に補助されている他の構造が
外部冷却源２４を設けるさいに同様に含まれてもよいの
であるが、結局は大部分を水によっている。

低級熱エネルギ入力供給源２１は多数の熱源のうちの任
意の１つであってもよい。その熱源は、低温熱エンジン
２２の熱力学媒体が適当な圧力で低温熱エンジン２２に
入る温度よりも高い温度で熱源をつくる。このようなエ
ネルギ入力供給源２１は太陽熱収集装置の出力、種々の
工業設備からの加熱された冷却水、低級燃料燃焼機等を
含んでいる。

説明の便宜上、低級エネルギ入力供給′ｍ２１は、本発
明の低温エンジン装置よりも高温で作動する別の熱エン
ジン・サイクルからの廃熱放出としてここでは図示され
ている。この接続において、低級熱エネルギ入力供給源
２１は、高温高圧蒸気人力２６と蒸気排出口２７とを有
する蒸気タービン２５として図示されている。蒸気の圧
力および湿度が発電機２８等を駆動する蒸気タービン２
５を作動するさいになされる仕事によって低下された後
に、蒸気排出口２７を通して蒸気が通過する。

図示する便宜上、低温熱エンジン２２が、閉じたランキ
ン・サイクルで御）１乍する掴１カタービンとして示さ
れている。低温熱エンジン２２は、蒸気タービン２５と
は似ずに、ノ・ロゲン化された炭素冷却剤、インブタン
、アンモニア、およびそれらの組合せのような蒸気以外
の熱力学媒体を用いている。図示した低温熱エンジン２
２は発電機２９等を駆動する。

吸収−冷却副装置２６は、低級熱エネルギ人力供給源２
１から蒸気排出口２７を通る熱の放出と同時にかつ関連
して連続流副外気盃１度熱吸込みを合成する。

吸収−冷却副装置２６は、吸収剤と冷却剤との混合物と
からなる溶液を有している。この吸収−冷却溶液は２つ
の流体の組合せである。その１つは特に有用な吸収特性
を有し、また、他の１つは冷却特性を有している。水は
吸収剤として′しばしば用いられる。別の吸収剤はテト
ラエチレン・グリコールのジメチール・エーテル、臭化
リチウム等を有している。冷却剤は、アンモニア、水、
ハロゲン化された炭化水素を有している。特別の吸収−
冷却溶液は、１つの特別の低温エンジン装置から別のも
のに変えてもよい。いずれの選択が適切であるかを決定
することは、熱入力源の意図したピーク温度のようなこ
との考慮、合成されるべき吸込み条件の意図した低温、
外部冷却源２４の特性、装置内の所望動作圧力管理、経
済的考慮ばかりではなく、溶液の毒性、腐食性、可燃性
等の考慮を含んでいる。

本発明のすべての実施例においては、低級熱エネルギ入
力供給源２２によってかつ外部冷却源２４によって与え
られた熱エネルギ固有性とさらに結合された相互作用の
効率を得るために、低温熱エンジン２２と共同するエン
ジン・サイクルとおよび吸収−冷却副装置２３と共同す
る吸収−冷却サイクルとが主として熱交換相互関係をか
いして互いに作用し合う。

さらに詳しく言えば、吸収−冷却副装置２６内で、冷却
された熱エンジン媒体が熱エンジン媒体としてそのサイ
クルを繰り返ずように即座に相加熱されるようになって
いる。低温熱エンジンからの冷たい媒体は、吸収−冷却
副装置２６によって放出された廃熱用冷却剤として働く
。これらの神々の相互作用によって、熱エネルギが全低
温エンジン装置内で伝達され、また、放出されるべき廃
熱がいちじるしく減少される。このことのすべては、熱
入力温度と熱拒絶温度との間の温度差を調整するために
、外気よりも低温の合成吸込みを同時に与えな−がら達
成される。

熱入力を本発明にもとづく低温エンジン装置に与えるた
めに、蒸気が蒸気排出口２７を通過する。

その熱入力は、低温熱エンジン・サイクルとおよび吸収
−冷却副装置サイクルとの両者である。このことは、蒸
気排出導管を２本のライン３１．３２に分岐することに
よって第１図および第２図に示されている実施例におい
て達成される。この蒸気が熱交換結合を完Ｔした袋に、
それが冷却され、代表的には凝縮される。そのとき、蒸
気が蒸気ボイラ（図示せず）へ戻すための戻しポンプ３
６を通して低温エンジン装置を退出するからである。

蒸気タービン２５と低温熱エンジン・サイクルとの間の
熱交換結合についてさらに詳しく説明すれば、蒸気ター
ビン２５からの蒸気は適当な熱伝達部材６５を有する蒸
気凝縮器３４に入る。熱伝達部材３５をかいして低温熱
エンジン２２の熱力学媒体が低温熱エンジン・サイクル
用の流路の一部分として循環する。この特別の熱交換結
合は、熱エンジン熱力学媒体が低温熱エンジン２２に入
る前に、媒体の温度の増加を完成させる。

このようにして加熱されかつ圧縮された熱力学媒体が低
温熱エンジン２２をかいして低圧の条件まで膨張し、か
つ、外部冷却源２４の外気温度以下になっている相当に
低下した温度まで膨張する。

熱力学媒体が低温熱エンジン２２を出口６６を通して去
ったとき、媒体が吸収−冷却副装置２６に入るσ）に適
した冷たい低圧蒸気になる。

第１図および第２図の実施例において、この熱交換結合
が凝縮器／蒸発器６８をがいして熱交換関係で結合した
吸収器６７になされる。凝縮器／蒸発器６８内で、熱力
学タービン媒体の冷たい蒸気が凝縮器／蒸発器５８を去
りがっ流出導管３９を通過する時点まで、その蒸気が液
体に凝縮されるように熱を与える。熱力学タービン媒体
によって与えられる熱が吸収−冷却副装置１ｔ２３の冷
却剤に加えられる。

第」図の実施例について特に参照すれば、液状の熱力学
媒体が流出導管６９を通過した後に、媒体の温度を上げ
る再生加熱を熱力学媒体に与えるために、熱交換器また
は凝縮器４２への通路をつくるようにポンプ４１の助け
を借りて循環される。

このような昇温は、熱力学媒体が熱エンジン・サイクル
を完了させるために蒸気凝縮器５４ｎ熱伝達部材６５を
かいして通、過したときに、助長される。再生エネルギ
を熱力学媒体に与えることに加えて、凝縮器４２の熱交
換結合が、凝縮器４２に入る冷却剤４２が入口４６にお
ける蒸気として流出口４４を通って液状の状態で去る程
度まで流入する冷却剤を冷却する。

吸収−冷却副装置２６の詳細についてさらに説明すれば
、この特別の実施例は、吸収器６７、凝縮器／蒸発器３
８、熱交換器または凝縮器４２、発生器４５を有してい
る。熱は、低級熱エネルギ供給源２１から前述したライ
ン６２を通して吸収−冷却副装置２６に入力される。こ
の抽出蒸気は発生器４５の内容物を加熱するように用い
られる。

より冷たい蒸気は、必要ならば戻しポンプ６３を通過す
る前に凝縮を完了させるために蒸気凝縮器６４に戻され
る。この発生器４５への熱久方が、発生器４５内で吸収
−冷却溶液の冷却を部分的に蒸溜する。この蒸発された
冷却剤は前述した熱交換を実施するために凝縮器４２を
通過する。これにより、冷却剤が流出口４４を去るとき
に蒸発された冷却剤が液化され、また、熱力学媒体が凝
縮器４２を通って流れるときにその媒体が熱および温度
を増加させられる。

流出口４４を通過する冷却剤は、現在は液状ではあるが
、膨張弁４６を通る通路に対して上昇した圧力になって
いる。膨張弁４６は、熱力学媒体が凝縮器／蒸発器６８
を通過するさいにその媒体に与えられる吸込み条件を合
成するために要する温度で冷却剤が凝縮器／蒸発器６８
に入るさいに、瞬間的な蒸発を助長するために、液状冷
却剤の圧力を低下させる。冷却剤が凝縮器／蒸発器３８
を去り、吸収器６７に入るときに、冷却剤が熱力学媒体
によって拒絶された凝縮熱を吸収し、その温度は膨張弁
４６を去った後の温度かられずかに上昇される。

吸収器６７内では、冷却剤は吸収−冷却浴液の暖かい吸
収弱溶液の噴霧をすることによって好ましく混合される
。この混合によって、冷却剤および吸収剤は、外部冷却
＃Ｉ２４によって代表的には熱伝達要素４７によって吸
収器６７に与えられる温度よりも高い温度で吸収−冷却
溶液として結合される。これによって、冷却流体が戻り
導管４８によって外部冷却源２４まで戻される間に、吸
収−冷却溶液が外部冷却源２４の温度に等しいかまたは
わずかに高い温度まで下げられる。吸収器６７内の吸収
−冷却溶液を冷却するこの特徴が溶液成形の過程を容易
にし、また、冷却剤の高濃度が冷却されていない環境に
生じる場合よりも吸収剤内で分解される。

成形された強い吸収−冷却溶液が補充熱交換器５１に冷
却循環ポンプ４９の助けを助って送られる。この場合、
溶液は、この吸収−冷却溶液を気化された冷却剤と加熱
液体吸収剤に部分的に蒸溜した後に発生器４５から流れ
る熱い弱い溶液吸収剤によって暖められる。発生器４５
内で加熱された吸収剤に与えられる上昇された圧力が、
補充熱交換器４１の通過を補助し、減圧弁またはジェッ
ト５２を通過することによって吸収剤６７の低い作動圧
力まで減少される。

これは吸収−冷却サイクルを完成する。凝縮器４２およ
び発生器４５内の流体が高圧縮になり、また、吸収器６
７および凝縮器／蒸発器６８内の流体は減少された圧力
になる。吸収構成の修正は、所望のより一定の圧力にな
るようになされる。このように完了されたサイクルによ
って、吸収−冷却サイクル内での冷却剤の凝縮熱は低温
エンジン装置から外部へは拒絶されるが、しかし、それ
は熱力学媒体の再生加熱用に用いられる。

第２図は、本発明にもとづく低温エンジン装置から拒絶
された正味の廃熱、特に戻り導管４Ｂを通して拒絶され
る廃熱をさらに減少させることを可能にする実施例を図
示している。適正な条件の下で、外部冷却源２４に戻さ
れる冷却流体が外部冷却源２４の温度に近づけることが
可能である。

このことは、冷却流体を吸収−冷却副装置２６との熱交
換相互作用を増大させろことによって、また、熱力学媒
体との熱交換相互作用を加えることによって達成される
。この実施例は、熱力学媒体が凝縮器／蒸発器３８から
導管６９、ポンプ４１を通り凝縮４２に通過した後に、
熱力学媒体の冷却容量が凝縮器４２内の冷却剤を凝縮す
るのに要する容量よりも大きくなったときに、助成され
る。

これらの条件の主で、熱力学媒体の過剰冷却容量が戻り
導管４８を通る廃熱として装置から拒絶されるかも知れ
ない熱エネルギ量から追加の再生熱を収集するように用
いられることができる。

第２図に示す実施例においては、吸収−冷却副装置２３
ａは、この副装置の冷却部分に関して追加のかつ変化し
た伝達配置を有している。さらに詳しく言えば、外部冷
却源２４からの流体が吸収器６７を去った後に、その流
体は冷却剤蒸気を冷却するために凝縮器４２ａに向けら
れる。この手続によって、凝縮器４２ａを去る冷却流体
は、全体の装置によって拒絶される廃熱の大部分を有し
ている。

この廃熱を内蔵している流体は輸送導管５６を通って再
生熱交換器５４まで流れる。廃熱内蔵流体は、凝縮器／
蒸発器６８と蒸気凝縮器６４との間の流路に道筋を付け
られた熱力学媒体によって冷却される。この動作によっ
て、冷却流体内で相当量の廃熱が低温エンジン装置内に
保持され、また、戻り導管４８を通って去る冷却流体は
、外部冷却源２４の温度よりも相当に異なっている温度
になる。これにより、廃熱が低温エンジン装置な去ると
きの温度のより大きい有効な制御を行うことができるよ
うにする。

第６図は本発明の別の実施例を示す。この実施例におい
ては、吸収−冷却副装置２３ｂの特定の要素がエンジン
・サイクル機能と一体になされている。低温エンジン装
置への熱入力は、蒸気流出口２７を通り発生器４５ｂお
よび蒸気凝縮器６４ｂへの低級熱エネルギ入力供給源２
１によって与えられる。消費蒸気は戻しポンプ６６によ
ってボイラに戻される。

本実施例においては、熱力学媒体および冷却剤＆ま〜、
低温熱エンジン２２および吸収−冷却副装置２３ｂを通
って流れる共通流体を構成ずろ。吸収−冷却副装置２３
ｂの吸収剤は、代表的にはより希薄にされた形体の冷却
剤と同じ組成を有していてもよい。これらの種々の液体
が互いに流れ込むので、強い溶液と弱い溶液の用語で流
れを見ることが適当である。強い溶液または冷却熱力学
媒体溶液は、弱い溶液または吸収剤よりも高い冷却剤濃
度を有している。代表的な溶液は冷却熱力学媒体として
のアンモニアおよび吸収剤としての水を何することがで
きる。

発生器４５ｂ内の強い溶液が熱伝達部材３５ｂを通って
流れろ蒸気によって加熱される。このとき、強い溶液は
膨張用および低温熱エンジン２２の駆動用の高温高圧で
冷却−熱力学媒体を駆動させるように部分的に蒸溜され
る。冷却−熱力学媒体の蒸気相が流出口６６を通って吸
収器３７ｂまで通過するときに、その圧力が低下し、そ
の温度が下がる。

吸収器３７ｂにおいて、例えば噴霧によって冷たい蒸気
が入り、混合する。戻りの弱い溶液が吸収器３７ｂに入
り、いくぶん冷たく、いくぶんより濃縮された強い溶液
を生成する。この溶液は、外部冷却源２４から熱伝達要
素４７ｂを通り、かつ戻り導管４８を通って流れる流れ
によってさらに冷却される。この冷たい強い溶液はポン
プ４１ｂによって再圧縮される。この点において、こび
）強い浴液は熱交換器５５に入る圧縮された冷たい流体
になる。この熱交換器５５内で強い溶液が導管５６を通
って発生器４５ｂに戻る前に加熱される。

発生器４５ｂ内で部分的な蒸溜処理として、弱い溶液が
蒸気凝縮器３４ｂ内に落下し、そして、流入する強い溶
液を加熱するための熱交換器５５へそしてそこを通る熱
い弱い溶液の流れとして流出口５７を通って蒸気凝縮器
ろ４１）を去る。弱い溶液はそれが入るときの温度より
も低い温度で熱交換器５５を去る。それは、スプレィ・
ヘッド５８のようなものを通って吸収器３７ｂに入る荊
に減圧弁５２を通過されることが好ましい。

以下の実施例は、本発明をより正確に図示し、それによ
って実現化される利点および改良点ばかりではなく、本
発明を実施するための最適な方法を示唆している。

〈実施例１〉 第１図にもとづく低温エンジン装置は、低温熱エンジン
・サイクル内の熱力学媒体としてノ・ロゲン化された炭
素、フレオン２２　（Ｆｒｅｏｎ　、商標）と、吸収−
冷却溶液としてアンモニアおよび水の混合体とを有して
いる。凝縮器における温度はＯＴであり、熱力学媒体の
圧力は３１．２　ｐｓｉａである。

吸収−冷却副装置は、−１０’Ｆの合成吸込源を与エル
。エンジン装置の低温タービン用のピーク温度が２１０
″Ｆ′になるように、蒸気が従来の高圧蒸気タービンか
ら供給される。外部冷却源は８５Ｔの冷却塔水である。

低級熱エネルギ入力供給源を与える高圧タービンは、　
［ｌ’ｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ　ｏｆ　Ｃ１ａｓｓｉｃ
ａ＋Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ　Ｊ　　＋　Ｖａｎ
　Ｗｙｌｅｎ、Ｓｏｎｎｔａｇ。

１”ｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ　＋　１９６Ｅ
Ｌ　ｐａｇ　２８０に記載されているようなサイクルを
有する基本的な慣用の蒸気動力プラントのタービンであ
る。それ自体の熱圧力サイクルは次のように要約される
。蒸気が１２６５ｐｓｉａで９５５”Ｆで高圧タービン
に入り、９係の蒸気が第１抽出点で３３０　ｐｓｉａで
抽出され、９％の蒸気が第２抽出点で１’　３０　ｐｓ
ｉａで抽出され、６．４係の蒸気が第６抽出点で４８，
５ｐｓ　ｉａで抽出され、そして、蒸気が大気圧で排出
する。このサイクルは、ボイラな去る蒸気の約２８０、
５　ＢＴＵ／１　ｂ　　を機械的シャフト動力に変える
。

低温エンジン装置の発生器においては、強い溶液は２１
０″Ｆの温度でかつ１５０　ｐｓｉａの３５％のアンモ
ニアである。吸収器においては、弱い溶液が８０″Ｆ、
１５　ｐｓｉａで６０係のアンモニアである。溶液の比
熱は約１．０５　ＢＴＵ／１　ｂ／″Ｆでル）る。補充
熱交換器５１において、発生器４５からの流入弱溶液は
約２１０’Ｆであり、一方、吸収器６７からの流入強浴
液は約８〔］″Ｆ′であり、弱い浴液は９０″Ｆ′でそ
こから排出する。装鮪内で６．５ポンドの弱い溶液につ
いては、弱溶液から伝達される熱は８１９ＢＴＵであり
、強い浴液の霊１度上昇が１０４″Ｆ′になることを意
味ずろ。したがって、発生器４５に入る強い溶液の温壌
は約１８４°Ｆである。

発生器４５内では、１．１２５ボンドｆ）　ｇ　伝熱エ
ネルギは発生器４５内のアンモニアの各ポンドを分解す
るための入力として必要とされる。凝縮器／蒸発器３８
においては、熱力学媒体とアンモニアとの間の記度差は
２Ｄ”Ｆであり、アンモニアの気化条件は一２０下、１
５　ｐｓｉａであり、熱力学媒体の濃度条件はＯ″Ｆ′
、６１．１６　ｐｓｉａである。

アンモニアの全熱吸収または冷却容量は５５８ＢＴＵ／
１ｂ　　であり、また、約６ポンドの熱力学媒体はアン
モニアの各ポンドごとに凝縮される。

熱交換器または凝縮器４２においては、排出アンモニア
液と流入熱力学媒体液との間の温度差は１０″Ｆであり
、この凝縮器４２内の熱力学媒体に伝達される熱は６６
１ＢＴＵである。

過熱器または蒸気凝縮器６４内では、そこから流出する
熱力学媒体が２１０″Ｆで３８０ｐｓｉａの圧力である
。ポンプ４１からの熱力学媒体の流出条件はＯ″Ｆで３
８０ｐｓｉａである。このことは、要求される熱力学媒
体へσ）全熱入力は約１１９ＢＴＵ／ＩＬ＋　または熱
力学媒体の６ポンドについて約７０４　ＢＴＵである。

したがって、過熱器６４によって要求される熱入力は７
０４ＢＴＵ−６６１ＢＴＵ、すなわち約４３ＢＴＵであ
る。これは過熱器内で約［：１．０５５ポンドの蒸気を
消費する。過熱器に必要な全体の蒸気入力と発生器４５
内のアンモニアを分解するのに必要な熱とを絹み合せて
、必要な全蒸気入力は１．１８ボンドである。

低温熱エンジン２２の流入点における改）゛・力学液は
２１０″Ｆ′、３８０ｐｓｉａであり、出口て゛はＯ″
Ｆ′、６３．７ｐｓｉａであり、全タービン収量は熱力
学媒体の１ポンド当り約２４．７　Ｂ　ｉ’　［Ｊであ
り、つまり、１．１８ボンドの蒸気について熱力学妓体
の約６ポンドに対して約１４６８ＴＵとなる。したがっ
て、高温タービンのボイラな去る蒸気の１ポンド当りタ
ービンの収量は約１．１８ボンドの蒸気によって１４６
ＢＴＵに分割され、すなわち約１２４１３ＴＩＪになる
。

したがって、本庁にもとづく低温エンジン装置と高圧タ
ービンとび）両者の全出力は、高１−Ｅタービンからの
２８０．５ＢＴＵと本発明にもとづく低温エンジン装置
から１２４８ＴＵとを合せて、高圧タービンｌ＼の蒸気
１ポンドについて４０４．５１３ＴＵである。

〈比較Ａ〉 本発明によって州られろ利点を図示するために、２２０
°Ｆ、４４８ｐｓｉａの流入蒸勿を有する低圧タービン
を含めた低温ユニットと、１０．８１）Ｓｌａで抽出さ
れた７、７％蒸気の全体の高圧タービンおよび低圧ター
ビンにおける蒸気の第４抽出点との比較をする。蒸気は
低圧タービンから流出し、１．５インチｌ−Ｉ　９−絶
対圧の凝縮器圧力で標準凝縮器に入る。この慣用のサイ
クルにおいて、ボイラを去る蒸気の１ポンドについての
３３．５ＢＴｔＪか低圧蒸気タービンによってシャフト
動力に変換される。

これは、２８０．５ＢＴＵ＋６３．５　Ｂ　Ｔ　Ｕのこ
の゛全蒸気゛従来装置について全出力をつくる。すなわ
ち、発生された蒸気の１ポンドについて全体で３１４Ｂ
ｉ”Ｕになる。これはＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆ　
Ｃ１ａｓｓｉｃａｌ　Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ　
　に記載された児全装置である。したがって、本実施例
において本発明にもとづく装置によって与えられる全装
胎出力の１ポンドについて４０４．５８ＴＵは、とｆ）
従来の装置によって与えられる１ポンドについて５１４
ＢＴｔＪを超えて２８８係σ）改良をもたらす。

〈比軟Ｂ〉 比較の目的でさらに図示すれば、フレオンｌｔ−１１（
商標）の熱力学媒体を用いる）゛ボトミング・サイクル
゛′を用いた結合サイクルについて低圧タービンを使用
することである。これＩ、ま約２４０Ｔの温度でかつ１
４．７　ｐｓｉａσ）ｌｌＥ力で高圧蒸気タービンを去
る蒸気排出から熱入力を受けろ。次いで、ボトミングΦ
サイクルは、１００ｐｓｉａのタービン流入圧力と２１
０”Ｆの温度でこの熱力学媒体を用いて動作する。凝縮
器への排出は２３ｐｓｉａの圧力と１０５７０篇１度と
なる。これは、冷却塔から凝縮器への８５下の冷却水の
供給にもとづいてなされた比較Ａの蒸気低圧タービンに
利用でさるものと同じ凝縮器出口温度となる。これは、
ボイラな去って高圧蒸気タービンに流れろ蒸気の１ポン
ドについて約１０１．５ＢＴＵの低圧タービン出力を生
じる。すなわち、低圧タービンとｉ・４．臣タービンど
σ）結合したものについてσ）１ポンド当り全３−８Ｚ
Ｂ、Ｔ’Ｕになる、。比較Ａの全蒸気装置と比較したと
き、２ｔ、＆５−の出力改善をもたらす。

本実施例・におゆる本発明にもとづく装置は、約５．６
、ヂの）このン比較Ｂ装置を超えた出力利点を有してい
る。。

〈実施例龍〉 第６図に示す低温エンジン装置は、アンモニア・タービ
ン内を循環する熱力学媒体としてアンモニアを用いるよ
うに考案され、タービン・サイクルσ〕底においてター
ビン排気を受ける吸収器／凝縮器を用いる。タービン２
２についてのピーク温度は２１０″Ｆ″になり、外部冷
却源は８５０″Ｆ′の冷却塔水であり、吸収−冷却副装
置２３ｂによって与えられろ合成吸込みは一１０″Ｆ′
の温度である。

タービン２２に流入するアンモニア蒸気は２１０’Ｆ、
　　１５０　ｐｓｉａであり、一方出口は一２０゛Ｆ、
１５ｐｓｉである。この低温エンジン装置によって与え
られる全出力はボイラな去って高圧蒸気タービンに入る
蒸気の１ポンド当り９６．４ＢＴＵになる。２Ｂ０．５
ＢＴＵの高圧蒸気タービンによって与えられる出力に加
えて、この全体の装置についてグ）全出力は３７６．９
ＢＴＵ／１ｂになる。これは比較Ａの全蒸気装置を超え
て約２０係の出力改善をもたらす。これは、実施例Ｉで
述べた別σ）装置Ｂとほぼ同じ量の出力改善である。

本実施例にもとづく低温エンジン装置゛が別の装置Ｂの
束縛に直面していないことに注目することが重要である
。これは外部冷却曽によって供給されうる最低外気冷却
水温度にもとづく合計になる。

本実施例の装置は、外部冷却源の温度を下げるのに要す
るもの以下の全冷却入力で、この実施例の一１０７以下
の吸収−冷却温度を与えることによって容易に変えられ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にもとづく低温エンジン装置の実施例を
示す概略平面図。第２図は外界への正味廃熱拒絶の一層
の最小化を行う本発明の別の実施例を示す概略平面図。 第６図は特定の形体が一体につくられている本発明の別
の実施例を示す概略平面図。 ２１：低温熱エネルギ大刀供給源、　２２：低温熱エン
ジン、　２６：吸収−冷却副装置、２４：外部冷却源、
　２５：蒸気タービン、２６：高温高圧蒸気入力、　２
８二発電機、２９：発電機、　６６：戻しポンプ、　６
４：凝縮器、　６７：吸収器、　６８：凝縮器／蒸発器
、４２：凝縮器、　４５：発生器、　５１：補充熱交換
器。 特許出願人　　シンセティック・シンク（外４名） 図面の浄ｉｔ＜内容に蛮勇なし） ２６ 」ニ互”？−１− ！ココ；２−　　　が３０ 手続補正書 昭和　づ年９知日 特許庁五官若　杉　和　夫殿 １、事件の表示 昭和（１年特許願第　　Ｃｆ−３７２−５’　　号２、
発明の名称 化二エンソ７欽ご ６、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 ２　輻　　シン上ティ・７）・シン２ ４、代　理　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）低温エンジン装置に熱エネルギ久方の流れを供給
   する機器と、連続した流れの低温熱吸込みを受けかつ選
   定された温度に合成する循環吸収−冷却溶液を有する吸
   収−冷却副装置と、前記熱エネルギ入力機器と熱交換関
   係で結合し、がっ、前記吸収−冷却副装置と熱交換関係
   で結合された循環熱力学媒体を有する低温熱エンジンと
   、前記吸収−冷却溶液と熱交換関係で結合された冷却流
   体を供給する外部冷却源とからなり、前記低温熱エンジ
   ンは前記熱エネルギ入力機器と熱交換関係で結合してい
   る熱力学媒体を流す高温端を有する熱勾配にまたがって
   作動し、前記低温熱エンジンは前記吸収−冷却副装置の
   前記合成された低温熱吸込みと熱交換結合をする前に熱
   力学媒体が流れ込む低温端を有することを特徴とする改
   良された低温エンジン装置。 （２）前記外部冷却源は外気温度になっており、また、
   前記低温熱吸込みは外気湿度以下σ”ｈ’：Ａ度になっ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第ｆｉ＋項に記
   載の装置。 （３１前記熱エネルギ入力機器は前記熱力学媒体が前記
   低温熱エンジンに入り込むさいの温度よりも高い温度の
   熱源を与えることを特徴とする特許請求の範囲第ｆｉ１
   項に記載の装置。 （４）前記熱エネルギ入力機器が蒸気タービンからの廃
   棄のものであることを特徴とする特許請求の範囲第ｆｉ
   １項に記載の装置。 （５）　　前記低温熱エンジンは動力タービンであり、
   前記熱力学媒体は同じ圧力の蒸気の温度よりも低い気化
   温度を有することを％徴とした９１・許請求の範囲第（
   １）項に記載の装置。 （６）前記吸収−冷却副装置を通って循環する冷却蒸気
   は前記循環熱力学媒体に対して低搗熱吸込みを与え、ま
   た、前記循環吸収−冷却溶液か該循環熱力学媒体に熱を
   交互に供給することを特徴とする特許請求の範囲第（１
   １項に記載の装置。 （７）前記吸収−冷却副装置は、前記吸収−冷却溶液へ
   のエンジン熱力学媒体の流れに吸収溶液の流れを組み込
   む吸収器構成体を有していることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項に記載の装置。 （８）前記吸収−冷却副装置を通って流れる冷却剤は、
   エンジン熱力学媒体を凝縮しかつ冷却剤を気化させる凝
   縮器／気化器と熱交換関係で結合して℃・ることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項に記載の装置。 （９）前記吸収−冷却副装置は、前記低温熱エンジンに
   入る前の循環するエンジン熱力学媒体の温度を上昇させ
   る凝縮器を有し、該凝縮器は循環する冷却溶液の温度を
   降下させることを特徴とする特許請求の範囲第ｆｉ＋項
   に記載の装置。 ｔ＋ｔｉ　　前記吸収−冷却副装置は、吸収−冷却溶液
   を吸収溶液流と冷却溶液流とに分離する発生器を有して
   いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の装置。 ０υ　前記吸収器構成体は、前記低温エンジン装置と、
   該構成体を循環する吸収−冷却溶液の温度を低下させる
   外部冷却源との間で循環する流体と熱交換関係で結合し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第（７）項に記
   載の装置。 Ｕ　前記外部冷却源の流体は、循環冷却流体から循環熱
   力学媒体に熱を伝達する低温熱エンジンの前記熱力学媒
   体と循環熱交換関係で結合していることを特徴とする特
   許請求の範囲第ｉｌ＋項に記載の装置。 ０ｊ　　前記吸収−冷却副装置は、前記熱エネルギ入力
   機器からの熱エネルギを受けかつ前記吸収−冷却溶液を
   冷却剤蒸気と弱い溶液とに分離する発生器／凝縮器を備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に
   記載の装置。 Ｉ　冷却剤蒸気が前記低温熱エンジンの高温端でエンジ
   ン熱力学媒体になることを特徴とする特許請求の範囲第
   ０り項に記載の装置。 霞　前記吸収−冷却副装置は前記の弱い浴液の流れと前
   記冷却剤蒸気の流れとを絹み入れる吸収器構成体とを有
   していることを特徴とする特許請求の範囲第（１３項に
   記載の装置。 （［０熱エネルギ入力の流れを熱エネルギ源から低温エ
   ンジン装置に供給すること、外部冷却源からの冷却流体
   の流れを向けること、吸収−冷却溶液の流れと熱エネル
   ギからの熱エネルギの流れとの間で熱交換結合を行うこ
   とにより、また、吸収−冷却溶液と外ｇＩＳ冷却源から
   の冷却流体の流れとの間で熱交換結合を行うことにより
   連続した流れの低温熱貯留を選定した温度で合成し、該
   合成工程では吸収−冷却副装置を設けることを含むこと
   、熱エネルギ入力の流れと熱交換関係で結合した高温端
   とおよび連続流低温熱貯留と熱交換関係で結合した低温
   端とを有する熱勾配にまたがって作動する熱力学媒体の
   流れを有する熱エンジンを設けろことからなることを特
   徴とした改良低温エンジン装置の供給方法。 （Ｉ７）前記合成工程は濃溶質量の溶液の流れと希薄溶
   質量の溶液の流れとの間で吸収−冷却溶液の流れを交互
   に結合したり分離したりすることを特徴とする特許請求
   の範囲第ｕＯ項に記載の方法。 ｔｔａ＋　　前記外部冷却源は外気温度であり、また、
   低温熱吸込みの選定された温度が外気温度以下の温度で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第（１６）項に記
   載の方法。 Ｈ前記熱力学媒体が同じ圧力の蒸気の温度よりも低い気
   化温度を有していることを特徴とする特許請求の範囲第
   α６）墳に記載の方法。 （２Ｑ　　前記合成工程は、低温熱吸込みを与える吸収
   −冷却溶液を交互に冷却することと、循環熱力学媒体に
   熱を与える吸収−冷却溶液を交互に加熱することとを含
   んでいることを特徴とする特許請求の範囲第００項に記
   載の方法。 （２１）冷却剤の流れおよび熱力学媒体の流れが、冷却
   剤を凝縮しかつ熱力学媒体が熱エンジンを去った後に該
   媒体を気化させる熱交換結合によって互いに作用し合う
   ことを特徴とする特許請求の範囲第ａ０項に記載の方法
   。 し４　冷却剤の流れおよび熱力学媒体の流れが、冷却剤
   の温度を低下させかつ熱力学媒体が熱エンジンに入る前
   に該媒体の温度を上昇させる熱交換結合によって互いに
   作用し合うことを特徴とじた特許請求の範囲第０（９項
   に記載の方法。 （２３）　　前記の方向付は工程は、循環冷却流体から
   循環熱力学媒体に熱を伝達させるために、熱力学媒体が
   熱エンジンに入る前に該媒体の流れに熱交換関係で結合
   して冷却流体を流すことを含んでいることを特徴とする
   特許請求の範囲第α０項に記載の方法。 （２勾　　前記合成工程は弱い溶液の流れと強い溶液の
   流れとの間で吸収−冷却溶液の流れを交互に組み込んだ
   り分離したりすることを特徴とする特許請求の範囲第四
   項に記載の方法。 （２■　前記合成工程は強い冷却蒸気の流れと弱い溶液
   の流れとに吸収−冷却溶液の流れを部分的に蒸溜するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１６）項に記載の方
   法。