JPS5950906B2 - 溶解熱による低質エネルギ−の利用方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 一般に各種工業等において比較的高温で連続的に排出さ
れる熱を回収して各種用途に利用することは近年よく行
われる様になったが、従来の方法によると間歇的に発生
する排熱や、特に低温度の排熱については利用が困難で
あるため放置されていることが多い。

本発明は主として、例えば製鉄業等における低温度の排
ガスや熱排水などの未利用排熱を有効に活用して、発熱
溶解性で低温度に沸点をもつ流体の溶媒に対する溶解発
熱を該流体自身の蒸発および昇温に利用し、また該流体
と溶媒の混合液を前記未利用排熱によって該流体と溶媒
とに蒸溜分離して繰返し有効利用する方法に係る。

したがって本発明を高温で連続的な排熱の回収に適用す
ることは、さらに容易であるので、これらの排熱への・
適用も本発明の範囲に含まれる。

なお本発明は溶解発熱性流体と溶媒の何れか一方または
両方を必要に応じて前記排熱またはその他の熱源を利用
して予熱するために利用する場合にも適用される。

以上の発熱溶解性流体と溶媒との分離および予熱のため
には前記排熱のほか余剰電力や太陽熱などの自然力も適
用可能であるので、以下これらを総称して「低質エネル
ギー」と称し、次の様に定義する。

「低質エネルギー」とは各種工業分野における各種形態
の排熱や、太陽熱、地熱等の自然温熱、余剰電力、液化
ガス気化時などの冷排熱や氷雪、寒冷大気などの冷熱、
および波力、潮力、風力などの自然力など、比較的低密
度で散在するエネルギーを総称して定義する。

以下本発明を溶媒に水を用い、例えば製鉄業の製銑、製
鋼、圧延等の製造工程で大量に排出される約２００℃以
下の排ガス又は約１００℃以下の熱排水の排熱を回収利
用する場合を例とし、まず第１図について説明する。

１は水タンク、２はその中に貯えられた溶媒として使用
する水、３は送出用配管、４は氷送出ポンプ、５は熱交
換用配管で熱交換器１９内に格納される。

６は５からの送出配管、７はノズルで６から送出される
温水を噴霧化する。

３９は水の戻り管で３９′は弁である。

８は動作流体貯蔵タンク、９はその中に貯えられた動作
流体であり、その性状は発熱溶解性が強く低温度に沸点
をもち、この場合には水である溶媒に対する溶解度が大
きくて毒性、腐蝕性等の危険性がなく、しかも工業的に
多量に使用できる低価格のものである。

動作流体の沸点は通常１００℃以下のものが実施し易い
が、１００℃を超えた動作流体にも適用できる。

発明者の調査、実験によれば、例えばアセトアルデヒド
、ジメチルアミノ、メタノール、エタノール、アセトン
アンモニヤ等が上述の条件に適合する。

１０はタンク８からの送出管、１１は動作液送出ポンプ
、１２は熱交換用配管で熱交換器１９内に格納される。

１３は１２からの送出管、１４はノズルで１２からの動
作流体を噴出する。

４０は動作流体の戻り管で４０′は弁である。

１５は例えば製鉄業における熱排水または低温度の排ガ
ス等の排熱源とし、１５′はそれを導く配管、１６は１
５が熱排水の場合は送出ポンプで、１５が排ガスの場合
は送風機とする。

１７は熱交換器で１６により送出される熱排水または排
ガスによって熱交換用配管３を加熱する。

１８は１７からの送出管、１９は予熱用熱交換器で、そ
の内に設置された配管５内の水と、配管１２内の動作流
体とを夫々予熱する。

２０は１９からの排出管である。

２１は蒸気発生器、２２は弁、２３は蒸気送出管、２４
は蒸気によって動力発生する例えばタービン、エンジン
等の蒸気原動機、２４′は２４により駆動される列えば
発電機、送風機など任意の所要負荷、２５は２４からの
蒸気排出管、２６と２６′は夫々コンデンサー、２７と
２７′は夫々コンデンサー２６．２６’中の冷却水配管
、２８と３８は各２６と２６′からの凝縮液排出管、２
９と３７は送出ポンプで゛ある。

なお２６．２６’は風冷式コンデンサーでもよく、この
場合は２７．２７’の代りにファンを設ける（図示せず
）。

３０は蒸気発生器２１中の混合溶液、３１はその排出管
、３２は送出ポンプ、３３は熱交換器配管、３４はノズ
ル、３５は蒸溜分離器で必要により蓄熱タンクを兼ねる
。

３６は３５からの蒸気送出管で、コンデンサー２６′に
連結する。

３９は予熱水の戻り管、３９′は弁、４０は予熱動作流
体の戻り管、４０′は弁である。

４１は凝縮液のバイパス配管、４１′は弁、２９′も弁
である。

４２は３５の底部に溜った残留水、４３は４２の排出管
、４は排出ポンプで貯水タンク１に送込む。

４３′は残留水の戻り管、４４′はポンプである。

なあ２１．３５には必要により気水分離器２１’、３５
’を設ける。

次に第１図の動作を述べると、水タンク１内の水２は配
管３を通りポンプ４によって熱交換器１９内の配管５を
通り同６に送り出される過程で、１９内の熱排水又は排
ガスによって加熱されて温水となり、ノズル７から蒸気
発生器２１内に噴霧される。

熱排水又は排ガスは温度低下して２０から排出される。

戻り管３９の弁３９′は通常閉じておくが、蒸気発生器
２１の動作を弱めたり、一時中止する場合には弁３９′
を開き水の予熱を継続して２に蓄熱しておく。

一方タンク８内の動作流体９は配管１０を通りポンプ１
１によって同様に熱交換器１９内の配管１２を通り同１
３に送出される過程で１９内の熱排水または排ガスによ
って加熱されて温流体または蒸気となってノズル１４か
ら蒸気発生器２１内に噴霧される。

また戻り管４０の弁４０′は通常閉じているが、２１の
動作を弱めたり、又は一時中止する場合は弁４１′を開
き動作流体の予熱を継続して９に蓄熱しておく。

上述したノズル１４から噴霧される動作流体は、前記ノ
ズル７から噴霧される温水に混合接触し、互に噴霧状微
粒子なので広い接触面積をもつので、その一部は急激に
溶解してその溶解熱によって動作流体の一部は高温蒸気
となり、その他の部分は温水に溶解して２１の底部に混
合溶液３０として溜る。

この場合動作流体が蒸気となる分と温水に溶解する分と
の比率は、該動作流体の特性と２１内に噴霧された時の
動作流体及び温水の各温度及び圧力によって決定される
。

またその温度において動作流体が例えばアルコール等の
ように水と蒸気圧が近い場合には２１内には動作流体蒸
気のみでなく水蒸気も相当量発生する。

かくして２１内に発生した高温の蒸気は弁２２、配管２
３を通り蒸気原動機２４に送られて動力化され、例えば
発電機等の負荷２４′を駆動して発電その他に利用され
る。

２４′は送風機、ポンプ、圧縮機など任意の負荷であっ
てよいことは云うまでもない。

２４からの排気は排出管２５を通り、コンデンサー２６
に入り、２６中の冷却水配管２７に外部より供給循環す
る冷却水により冷却されて凝縮する。

この凝縮液が殆んど動作流体のみの場合は弁４１′を閉
じ弁２９′を開き、ポンプ２９によって配管２８を通り
圧送されてタンク８に戻り、繰返し使用される。

２１内に動作流体蒸気のみでなく水蒸気の発生も多い場
合には、コンデンサー２６内の凝縮液は混合溶液となる
ので、弁２９′を閉じる弁４１′を開いて凝縮液を蒸気
発生器２１の底部に送込み、混合溶液３０と混和して溜
める。

蒸気発生器２１の底部に溜った混合溶液３０は配管３１
を通りポンプ３２によって熱交換器１７内の配管３３内
に送出され、ノズル３４より蒸溜分離器３５内に噴霧さ
れる。

熱交換器１７内には排熱源１５より配管１５′を通りポ
ンプ又は送風機１６によって熱排水または排ガスが送り
込まれるので、配管３３内の混合溶液は加熱された状態
でノズル３４から３５内に噴射される。

この場合の混合溶液の加熱温度は３５内の圧力に対する
動作流体の沸点以上である必要があるが、動作流体には
前述した様な通常１００℃以下の低沸点のものを使用す
るので、低温度の排熱でも以上の動作を行わせることか
で゛きる。

３５内の圧力は２１内の圧力は２１内したがって混合溶
液３０圧力よりもコンデンサー２６′の作用によって低
圧になっているのでノズル３４から噴射される混合溶液
の噴霧は動作流体と水との蒸気圧の差が大きい場合はそ
の中の大部分の動作流体成分が急激にフラッシュ蒸発し
て、配管３６を通りコンデンサー２６′に入り、冷却水
配管２７′により冷却されて凝縮しポンプ３７、配管３
８を通ってタンク８内に圧送されて再生循環使用される
。

一方動作流体成分の大部分が蒸発して極めて希薄な溶液
または水の状態となった残留水４２は、３５の底部に溜
るので、配管４３を通り、ポンプ４４によって貯水タン
ク１内に圧送され循環使用される。

なお４２がなお動作流体濃度が高い場合には、ポンプ４
４′を運転し戻り管４３′により再び配管３３ノズル３
４を通じて上述の蒸溜動作を繰返す。

またこの戻り管を通すと残留水４２に蓄熱する作用を生
ずるので、必ずしも４２中の動作流体濃度が高い場合で
なくても、必要に応してポンプ４４′を運転して４２に
蓄熱しておくこともある。

また上述の説明では混合溶液から動作流体を分離するの
に一段フラッシュ式の単蒸溜方式の様に述べたが、これ
は溶媒である水と動作流体との沸点の差が大きい場合（
例えば水−アンモニヤ等）に適用される。

なおこの場合には配管３６の途中に吸引、圧縮機を必要
に応じて設置する（図示せず）。

溶媒と動作流体の沸点が近い場合、例えばエタノール、
メタノール等については、通常行われる棚段式あるいは
充填塔式等の蒸溜装置による精流方式によって分離する
。

また以上の説明においてタンク８内の動作流体９は純粋
のものとしたが、動作流体の蒸気圧が水に近い場合や、
動作流体の特性によっては９内に多少水が溶解して９が
濃溶液の状態で動作させることもあり、この場合も本発
明の範囲内に含まれる。

上述した様に本発明の方法によれば、通常のボイラーの
様な高温での広い伝熱面を要せずに高温蒸気を大量に発
生することができる特徴をもち、動作流体と溶媒の水と
は循環使用されて排熱を回収して蒸気原動機を運転する
。

第１図においては排熱源１５は高温の状態で蒸溜分離器
１７で熱回収され、さらにや・温度降下した状態で熱交
換器１９で熱回収される様に説明したが、必要により排
熱の利用順序を逆にして１９のあとに１７を通してもよ
く、また１７と１９には夫々別個の排熱源を用いても同
様に実施できる。

また混合溶液３０の温度が充分高く蒸気分離器３５内の
圧力が充分低い場合には熱交換器１７、したがって配管
３３を省略しても動作させうる。

第２図は無流分離器３５は第１図の１５とは別の排熱源
４５に近い場所に設置し、排熱源である排ガスまたは熱
排水を送風機またはポンプ４６によって熱交換器１７に
送込み、配管３３にその熱量を与えたのち排出管４７よ
り排出する方法を示す。

４８は必要により設置する混合溶液の貯蔵タンクで、第
１図の蒸気発生器２１より排出される混合溶液３０を配
管３１を延長するか、またはタンク車などによって輸送
して受入れ混合溶液４８′として貯える。

タンク４８より配管４９を通じ、ポンプ５０によって熱
交換配管３３に送込み、第１図に述べたのと同様に混合
溶液の無流分離を３５によって行う。

この場合動作流体蒸気のコンデンサーは第１図の２６′
とは別個に５１として３５の附近に設置し、冷却水配管
５２によって冷却凝縮させ、配管５３を通じポンプ５４
によって動作流体貯蔵タンク５５に送込まれて貯えられ
る。

タンク５５からは必要に応じて配管５６を延長して第１
図の貯蔵タンク８に絡ぐか、またはタンク車等によって
輸送してタンク８に送込む。

無流分離器３５の底部に溜った水４２は配管４３を通じ
ポンプ４４によって必要により設置した水タンク５７に
一旦貯蔵され、配管５８の延長またはタンク車等により
輸送されて第１図の水タンク１に送込む。

第２図に示す以外の第１図の各要素は低温側の排熱源の
近くに設置し、同排熱源である熱排水または排ガスを別
途配管１８を通じて熱交換器１９に送込み、第１図につ
いて述べた通り動作させる。

この場合水タンク１内の水２および動作流体貯蔵タンク
８内の動作流体９の温度が常に所定温度以上あれば、熱
交換器１９を省略して直接配管６，１３を通じて蒸気発
生器２１に水２および動作流体９を送込んでもよい。

あるいは８または９の何れか一方のみを予熱するように
してもよい。

以上述べた様に本発明の特徴は、低温排熱を利用し溶解
熱によって伝熱面を要せずさらに高温の蒸気を得ること
のほかに、分離された動作流体及び水を必要に応じて貯
蔵しておき、または別の利用端まで輸送し、必要な時、
所において任意に貯蔵されたエネルギーを溶解熱の形で
取出すことのできる点である。

以上の説明においては溶媒に水を使用する様にしたが、
他の溶媒を使用する場合も本発明に含まれ、また回収熱
源は排ガス、熱排水以外にも熱流体、排蒸気、高温製品
の輻射排熱、炉体冷却排熱などの各種の工業排熱を含み
、また内燃機関や家庭の排熱或いは太陽熱、地熱等の自
然温熱、余剰電力などの利用も含まれる。

また液化ガス気化時などの冷排熱や氷雪、寒冷大気など
の冷熱によっても動作流体と溶媒との分離再生を行うこ
とができる。

例えば第２図の配管５２の中に冷却水の代りに液化ガス
等の低温流体を循環すれば、極めて効率よく分離が行わ
れる。

この場合、混合液４８′の温度が高い場合には熱交換器
１７を省略してもよい。

即ち高温排熱源４５は使用しないでもよい。

或いは４８′が低温の場合には４５は排熱の代りに海水
、河川水、大気などを利用することも可能である。

第３図は例えば液化ガス気化時の冷排熱利用の別の方法
（凍結分離方法）を示したもので、４８、 ４８’、
４９． ５０． ５３． ５４． ５５． ５６は第
２図と同様、５９は冷凍分離器で複数設置する（図示せ
ず）６０はその中に設置した熱交換器で配管６１よりポ
ンプ６３により液化ガスが流入して配管６２より流出気
化する。

６４は熱交換器表面に凍結した氷、６５は残留液、６６
．６９は戻り管、６７．７０，７１，７１’は弁、６８
はポンプである。

第３図の動作を述べると、混合溶液４８′はタンク４８
より配管４９を通り、ポンプ５０によって冷凍分離器５
９内に導かれる。

５９内の熱交換器６０中には低温の液化ガスが流入する
ため混合溶液は冷却されてその水分は凍結して氷６４と
なり、残留液６５は水分が分離した動作流体がその大部
分をためるが、分離が不充分の場合には弁７１′を閉じ
弁６７を開きポンプ６８によって戻り配管６６を通じて
冷凍分離器５９内に再循環し水分が充分分離された後に
弁７１′を開きポンプ５４によって動作流体貯蔵タンク
５５内に貯える。

液化ガスは熱交換によって一部気化して配管６２に流出
するが、液状のものは戻り配管６９、弁７０を通じて熱
交換器に再循環する。

氷６４が厚くなり熱交換器６０の効率が低下した場合に
は混合溶液を他の冷凍分離器（図示せず）に切換えて分
離作業を継続し、氷６４の滞積した冷凍分離器には海水
、工業用水等を循環して氷を融解するか、または別途の
方法で氷を回収して冷熱源として利用する。

混合溶液を分離するには以上に述べた温熱による無流法
、冷熱による減圧または冷凍法のほかに、吸引による蒸
発分離法も適用できる。

即ち第４図に示す通り熱交換器１７によって加熱された
混合溶液をノズル３４を通じて分離器３５中にフラッシ
ュさせ、３５からの排気管３６に吸引機９０を接続して
吸引減圧する。

９０は例えば排風機、吸引ポンプ、エジェクターなどで
、余剰電力、波力、風力または別途の排熱源等によって
駆動する。

９０により吸引された動作流体蒸気は第２図と同様コン
デンサー５１により冷却凝縮して分離する。

この吸引分離法によれば熱交換器１７が小容量でもよく
、或いは１７を省略しても動作させることができ、伝熱
面積を減少させて設備費を節減しうる。

またこの吸引分離法は前述した加熱無流法や冷熱を利用
する分離法と併用に互にその効果を増進することもでき
る。

また第１図において動作流体の性状およびタンク１，８
内の水２、動作流体９の状態によっては、熱交換器１９
によって水および動作流体のいずれか一方酸いは両方の
予熱を行うことを省略して直接蒸気発生器２１に噴射す
る方法も本発明に含まれる。

また第１図の説明において２１において発生した高温蒸
気は蒸気原動機２４により動力化する様に述べたが、該
蒸気を利用して加熱、暖房、冷房、エジェクターによる
吸引等各種用途に使用することも含む。

また以上の説明における各タンク、容器、配管等の各部
を必要に応じて保温、断熱構造として顕熱の損失を防ぐ
ことは通常の技術であり、任意に適用される。

以上の説明において各種の弁、ポンプ等の操作や、各タ
ンクの液面位、各部の流量、温度、圧力等を検出し、所
要の値になるよう自動制御することも含む。

以上第１図の構成を主体として第２． ３． ４図およ
びその他の各種附帯方法や附帯条件についても説明した
が、これら附帯方法、条件は以下に述べる第５図以下の
実施例についても総て適用され、本発明に含まれるもの
とする。

次にさらに簡単化した構成による実施例を第５図に示す
。

図中同一番号のものは第１図と同様とする。

７２は貯水型蒸気発生器で所要容量の温水７３を貯水で
きる密閉構造容器とする。

７４はその底部に設けた動作流体の噴出管、７２′は気
水分離器、７５はコンデンサーである、が本図では風冷
式を採用しているが、第１図のように水冷式であっても
同等差支えない。

７６は給水管、７８は排出管、７７．７９は弁である。

第５図の動作を述べると貯水型蒸気発生器７２内にはあ
らかじめ第１図と同様に予熱された温水が配管６を通し
て供給され７３として貯水される。

この状態でタンク８内の動作流体９を配管１０を通じポ
ンプ１１によって噴出管７４より温水７３中に噴出させ
ると、動作流体は直ちに溶解、発熱して第１図に述べた
場合と同様に蒸気を発生し、配管２３、弁２２を通じて
蒸気原動機２４を駆動して負荷２４′を回転する。

排気は配管２５を通りコンデンサー７５により冷却凝縮
して配管２８、ポンプ２９によって弁２９′を通じてタ
ンク８に戻り循環使用される。

凝縮液が水を含む混合溶液の場合は弁４１′を通じ配管
４１から配管３１に接続する。

蒸気発生器７２内の温水７２は次第に動作流体が溶解じ
て混合溶液となるので配管３１ポンプ３２を通じて排出
され第１図の場合と同様に加熱無流分離又はその他の方
法によって動作流体と水とに分離再生されて循環使用し
、新たに配管６より予熱された温水が補給される。

なお配管１０の途中に熱交換器を設置して動作流体を予
熱するか、蒸発させて蒸気の状態で噴出管７４より噴出
させてもよい。

（図示せず）第５図の他の使用方法は例えば車両や移
動物体上の動力発生相等一定時間内に限って動力を得る
ことでこの場合には配管６および同３１，４１の系統を
省略して、別途予熱された温水を給水管７６、弁７７を
通じて給水した後に弁７７を閉じて上述の動作を行い、
７２内の水７３に溶解する動作流体の濃度が次第に増し
て発熱作用が衰えるまで動力発生を継続し、衰えた後は
使用を中止して排出管７８、弁７９より混合溶液となっ
た７３を排出して別途分離再生し、新たに配管７６より
温水を補給する方法をとる場合も本発明の範囲内とする
。

この場合にはコンデンサー２６′からの配管３８も切離
されるのでタンク８には別途再生分離された動作流体を
補給する。

第６図は別の簡単化した構成の実施例を示すもので、同
一番号のものは前述と同様とし、８０は熱交換型蒸気発
生器で、貯水型発生容器８７の内部に温水７３に浸った
状態で設置され通常管状構造の熱交換器でその内部に動
作流体８１を内蔵する。

８２は弁、８３は動作流体の蒸気送出管、８４は弁、８
５は蒸気原動機２４の低圧蒸気抽出部、８６は低圧蒸気
配管、８７は弁、８８は蒸気噴出管である。

第６図の動作を述べると、貯水型発熱容器８７中にはあ
らかじめ第１図と同様に予熱された温水が配管６を通じ
て給水されるが、または６を省略して別途予熱した温水
を給水管７６、弁７７を通じて給水し弁７７を閉じ温水
７３が貯えられる。

よって熱交換型蒸気発生器８０内の動作流体は８７内に
貯えられた温水７３によって加熱されて蒸発し弁８２、
配管８３を通って蒸気原動機２４を駆動して負荷２４′
を回転する。

排気は配管２５および弁８４を通ってコンデンサー７５
により冷却凝縮し、ポンプ２９配管２８を通って噴出管
７４より貯水型発熱容器８７内の温水７３の中に噴出し
て溶解し、溶解熱により７３は昇温する。

したがって８０の中の動作流体はさらに加熱されて一層
高温高圧化して蒸気原動機２４に送込まれる。

また２４の低圧蒸気抽出部８５から膨張低圧化した蒸気
を一部抽気し、弁８７、配管８６を通って蒸気噴８８よ
り温水７３中に噴出させる。

したがってこの低圧蒸気の溶解熱によっても７３はさら
に高温化して８０の蒸気発生が促進される。

以上の２４の排気管２５および低圧抽気管８６内の蒸気
流量の割合は、弁８４および同８７の開度により最適の
比率に調整することによって蒸気原動機２４およびラジ
ェーター７５の構造を小型化して動力発生効果を高める
ことができる。

また動作流体の特性によっては８５． ８６． ８７．
８８．７５，２９を省略して排気管２５を噴出管７４
と直結し、排気を全部吹込んでもよい（図示せず）。

８７内の温水７３は次第に動作流体が溶解してその濃度
が高まり、溶解能力が低下すると溶解熱の発生が衰える
が、配管３１、ポンプ３２を通じて排出し、別途第１図
、第２図等に述べた方法で再生分離し、配管１０、弁８
９を通じて動作流体をまた配管６から予熱された温水を
補給すれば上述の動作が継続される。

しかし第５図に述べた場合と同様に移動物体や車両など
に積載する場合は配管６，３１及び１０の系統は省略し
同７６及び７８を取付けるので、一定時間経過後は蒸気
発生が止むが配管７８、弁７９によって８７の内容の混
合溶液を排出して別途分離再生をし、８７及び８０内に
は新たに夫々温水及び動作流体を供給する。

第７′図は動作流体をあらかじめ蒸発させた後に同流体
の溶解熱によって該蒸気を過熱して熱効率を高める適用
例の説明図で、図中同一番号のものは第１図〜第６図の
要素と同様とし、９１は動作流体の過熱器で密閉構造要
器としその中に動作流体を溶解発熱した熱水９２を貯え
、９２によって加熱される過熱管９３を内蔵する。

９４は熱交換配管５によって予熱された水を配管６を通
じて９２中に吹吹込む予熱水の吹込管、９５は蒸気原動
機２４の排気又は低圧抽気部８５からの低圧蒸気を吹込
む蒸気噴出管で、９６． ９７． ９８． ９９は夫々
弁である。

１００はバイパス配管である。次に第７図の動作を説明
すると、タンク８内の動作流９は熱交換器１９内に配管
１５′から流入する熱排水または排ガス等によって熱交
換配管１２を通じて加熱され、蒸発してその蒸気が配管
１３を通り過熱器９１内の加熱管９３に入り、９１内の
熱水９２によって加熱されて該蒸気は加熱蒸気の状態と
なり、弁２２、配管２３を経て蒸気原動機２４に入り膨
張して動力を発生し、負荷２４′を駆動する。

２４からの排気は排気管２５から弁９９を通ってコンデ
ンサー５１に入り、その中の配管５２に流通する冷却水
によって冷却凝縮し配管５３、ポンプ５４を通ってタン
ク８内に戻る。

一方タンク１内の水２は熱交換器１９内の配管５中で同
様に加熱されて、配管６を通って過熱器９１内に吹込管
９４より吹込まれるが、蒸気原動機２４の低圧抽気部８
５から抽気される一部の低圧蒸気が配管８６、弁９７を
経て９１間の噴出管９５より熱水９２中に吹込まれるの
で、該低圧抽気は９２に溶解発熱して９２はさらに昇温
し、過熱管９３を加熱する。

また蒸気原動機２５からの排気の一部もバイパス管１０
０、弁９８を通り噴出管９５より９２中に吹込まれ同様
に溶解発熱して過熱管９３を加熱する。

以上の配管８６を通る低圧抽気とバイパス管１００を通
る排気との吹込比率は弁９７．９８の開度を動作流体の
特性と運転条件に応じて最適調整する。

過熱器９１中の熱水９２は次第に動作流体蒸気が溶解し
て混合溶液の濃度が高まると共に温度、圧力が上昇する
が、排水管３１．弁９６を通じて第１図の場合と同様に
無流分離器３５中にノズル３４から噴射せしめ、フラッ
シュさせる。

３５の内部は気水分離器３５′から配管３６によってコ
ンデンサー５１に接続しているので、配管３６側は３５
の内部よりも低温低圧となり、従ってノズル３４からフ
ラッシュした混合溶液は動作流体蒸気と水とに分離して
該蒸気は配管３６側に吸引され、コンデンサー５１内で
冷却凝縮して液化し、配管５３、ポンプ５４を通りタン
ク９に戻る。

３５内にフラッシュした水はその底部に残留水４２とし
て溜り、配管４３、ポンプ４４によってタンク１に戻る
。

なお必要により第１図について説明した戻り管４３′の
経路による順環精流動作および戻り管３９．４０による
背熱動作も適用するが第７図には省略しである。

また運転条件によっては動作流体は熱交換配管１２中で
全部蒸気とならず一部液体が混入した状態で過熱管９３
に送込んでもよい。

以上第１図より第７図までの実施例（第３図を除く）は
動力、加熱、暖冷房には蒸気のみを利用する様に説明し
たが、混合した熱溶液自体を利用することも可能で、加
熱、暖冷房は勿論、動力化にも実施しうる。

第８図は第１． ２． ４． ５゜６．７図において溶
解発熱性流体が溶媒に溶解して発熱した混合溶液のもつ
熱エネルギーをさらに動力に利用した上で分離する方法
の実施例で、図中同一番号は第１図より第７図までと同
一機能の要素とし、１０１は蒸気の含まれた高圧の熱溶
液によって動作する２相流体用熱液タービン、１０２は
１０１からの排蒸気配管、１０３は同１０１からの排溶
液配管、１０４は無流分離器３５で分離された中圧蒸気
配管、１０５は３５からの排溶液配管、１０９はノズル
、１１０は第２段無流分離器１１０′は気水分離器、１
０６は１１０で分離された低圧蒸気配管、１０７は蒸気
原動機２４からの低圧排蒸気配管、１０８は１０１およ
び２４により駆動される圧縮機である。

第８図の動作を述べると、例えば第１図より第７図まで
寅第３図を除く）の実施例において動作流体にアンモニ
ア、溶媒に水を用いる場合等においては、配管３］中に
は高温高圧の混合溶液が排出されることが多いので゛、
これを弁９６を通じて熱液タービン１０１に導いて動力
化し、熱混合溶液が膨張して一部分離した蒸気は配管１
０２より蒸気原動機２４に導いて動力化する。

第８図の２４は第１． ５． ６． ７図における２４
と同一原動機であってもよいし、別個の原動機であって
゛もよい。

同一原動機の場合には配管１０２内の蒸気圧力の値によ
って２４に対するノズル吹込位値を適切な部分に設置す
る。

一方１０１の排溶液は配管１０３より排出されるが、通
常さらに温度、圧力を保持しているので、無滴分離器３
５内にノズル３４からフラッシュさせて蒸気と溶液とに
分離する。

この中圧蒸気は気水分離器３５′を経て配管１０４によ
り蒸気原動機２４の中圧部に吹込まれて動力化され、溶
液は４２として３５の底部に溜る。

４２は配管１０５により第２段無滴分離器１１０内にノ
ズル１０９よりフラッシュされ、蒸気と残留水４２′と
に分離し、蒸気は気水分離器１０９′を通って配管１０
６、同１０７を通って圧縮機１０８に入る。

１０８はタービン１０１および同２４と同軸に接続され
て駆動されるので、１０８に入った蒸気は圧縮されてコ
ンデンサー５１に入り、５１中の冷却水配管５２によっ
て冷却されて液化凝縮し、配管５３を通りポンプ５４に
よって動作流体タンク８内に戻る。

以上の説明で配管１０２，１０４，１０６，１０７内の
蒸気は動作流体の蒸気としたが、溶媒の蒸気も混入して
も少量の場合は差支ない、若し溶媒成分が多い場合には
コンデンサー５１で凝縮した後別途排熱その他を利用し
て無流または精流して分離する。

一方１１０の底部に溜った残溜水４２′は配管４３を通
りポンプ４４によりタンク１に戻される。

４２′中には動作溶液成分が多少混入していても差支な
いが、若し混入成分が多い場合には第１図より第７図ま
での説明に述べた方法と同様に低質エネルギーを利用し
て分離する。

次に第９図は混合熱溶液を第１段のタービンから利用す
る場合の実施例の概念図で、図中同一番号のものは第８
図までのものと同一機能を示すとする。

１１１は混合器で例えば気体と液体又は液体と液体とを
混合するものである。

第９図の動作を説明すると、溶媒として水を使用するも
のとし、タンク１内にある水２とタンク８内にある動作
流体９とは夫々ポンプ４，１１により配管３゜１０を通
り熱交換配管５，１２を通る間に、熱排水又は排ガス等
が１５′より流入する熱交換器１９により加熱されて夫
々配管６，１３を通って混合器１１１に入り、混合溶解
して発熱し、高温高圧の熱混合溶液となる。

この熱混合溶液は配管１１２を通じて熱液タービン１０
１に入り動力化され、以下第８図について述べた動作と
同様に行われる。

通常混合器１１１は小型で大容量のものが得易いので、
第９図の方式によれば全体の装置が小型となり、また熱
交換器が少くなるので設備費が安くなる特徴をもつ。

以上主として排熱その他の低質エネルギーを利用して発
熱溶解性で低温度沸点の流体の溶解熱によって蒸気を発
生し、有効利用する方法について述べたが、本発明のさ
らに別の特徴は発熱のために酸素を必要としない点があ
るので、特殊目的例えば水中や坑道内や可念ガス雰囲気
など燃焼反応や電気によらないで動力、加熱、暖冷房等
を行いたい場合に本発明を適用する場合には、必ずしも
低質エネルギーによらずに通常の燃料または電力等によ
ってもよく、これらの場合も本発明に含まれる。

また以上溶媒に水を使用する様説明したが、水以外の溶
媒を一部または全部のプロセスに使用する場合も本発明
に含まれる。

また動力化その他に用いる蒸気には溶解発熱性動作流体
自身の蒸気か又は場合により水蒸気を併用する様に説明
したが、これら動作流体蒸気および又は水蒸気とさらに
別個の流体と熱交換して、別個の流体の蒸気又は熱液を
発生し、これを動力、加熱、暖冷房等に利用する場合も
本発明に含まれる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施態様を示す説明図、第２図、第３
図、第４図、第５図及び゛第６図、第７図ならびに第８
図、第９図は他の実施態様を示す説明図で゛ある。 １・・・・・・水タンク、２・・・・・・水、３． ６
． １０． １３．１５’、１８，２０，２３，２５，
２７，２７’、２８，３１，３６，３８，３９，４０，
４３．４３’・・・・・・配管、４． １１． １６．
２９． ３２、 ３７． ４４． ４４’・・・・・
・ポンプ、５，１２゜３３・・・・・・・・・熱交換用
配管、７． １４． ３４・・・・・・ノズル、８・・
・・・・・・・動作流体貯蔵タンク、９・・・・・・動
作流体、１５・・・・・・排熱源、１７，１９・・・・
・・熱交換器、２１・・・・・・蒸気発生器、２１’、
３５’・・・・・・気水分離器、２２． ２９’、
３９’、 ４０’、 ４１’・・・・・・バルブ、
２４・・・・・・蒸気原動機、２４′・・・・・・負荷
、２６．２６’・・・・・・コンデンサー、３０・・・
・・・混合液、３５・・・・・・蒸溜分離器、４１・・
・・・・バイパス配管、４２・・・・・・残留水、４５
・・・・・・高温排熱源、４６、 ５０． ５４・・・
・・・ポンプ、４７． ４９． ５２゜５３、 ５６．
５８・・・・・・配管、４８・・・・・・混合溶液タ
ンク、４８′・・・・・・混合液、５１・・・・・・コ
ンデンサー、５５・・・・・・動作液タンク、５７・・
・・・・水タンク、５９・・・・・・冷凍分離器、６０
・・・・・・熱交換器、６１゜６２、 ６６、 ６９・
・・・・・配管、６３，６８・・・・・・ポンプ、６４
・・・・・・氷、６５・・・・・・残留液、６７、 ７
０゜７１．７１’・・・・・・バルブ、９０・・・・・
・吸引機、７２・・・・・・貯水型蒸気発生器、７２′
・・・・・・気水分離器、７３・・・・・・温水、７４
・・・・・・噴出管、７５・・・・・・コンデンサー、
７６．７８・・・・・・配管、７７．７９・・・・・・
バルブ、８０・・・・・・熱交換語形蒸発器、８１・・
・・・・動作液、８２． ８４． ８７． ８９・・・
・・・バルブ、８３゜８６・・・・・・配管、８５・・
・・・・低圧蒸気抽出部、８８・・・・・・蒸気噴出管
、９１・・・・・・過熱器、９２・・・・・・熱水、９
３・・・・・・過熱管、９４・・・・・・吹込管、９５
・・・・・・噴出管、９６． ９７． ９８． ９９・
・・・・・弁、１００・・・・・・バイバス管、１０１
・・・・・・熱液タービン、１０２゜１０３．１０４，
１０５，１０６，１０７・・・・・・配管、１０８・・
・・・・圧縮機、１０９・・・・・・ノズル、１１叶・
・・・・蒸溜分離器、１１０′・・・・・・気水分離器
、１１１・・・・・・混合器、１１２・・・・・・配管
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発熱溶解性で低温度に沸点をもつ流体とこれを溶解
   する溶媒とを混合し、溶解発熱させて発生する蒸気およ
   び又は熱混合流体を、動力・加熱・暖冷房等に利用する
   第１の工程と、これによって排出される蒸気を冷却凝縮
   し、また同様に第１の工程によって排出される混合溶液
   を各種低質エネルギ一手段の単体または組合せによって
   、加熱又は減圧による蒸溜法或いは冷凍法や吸引法等に
   よって、発熱溶解性の流体と溶媒とに分離する第２の工
   程と、第１の工程と第２の工程を直接オンライン的に結
   合するか、又は必要に応じて第２の工程で得られる前記
   流体および溶媒の何れか一方又は両方を一旦貯蔵した後
   に必要に応じて所要個所へ輸送する等オフライン的に結
   合することによって、発熱溶解性流体および必要に応じ
   て溶媒も繰返し使用して、動力化・加熱・暖冷房等を行
   うことを特徴とする溶解熱による低質エネルギーの利用
   方法。 ２ 発熱溶解性で低温度に沸点をもつ流体とこれを溶解
   する溶媒とをそれぞれ又は一方を予熱したのち混合し、
   溶解発熱させて発生する蒸気および又は熱混合流体を、
   動力・加熱・暖冷房等に利用する第１の工程と、これに
   よって排出される蒸気を冷却凝縮し、また同様に第１の
   工程によって排出される混合溶液を各種低質エネルギ一
   手段の単体または組合せによって、加熱又は減圧による
   蒸溜法或いは冷凍法や吸引法等によって、発熱溶解性の
   流体と溶媒とに分離する第２の工程と、第１の工程と第
   ２の工程を直接オンライン的に結合するか、又は必要に
   応じて第２の工程で得られる前記流体および溶媒の何れ
   か一方又は両方を一旦貯蔵した後に必要に応じて所要個
   所へ輸送する等オンライン的に結合することによって、
   発熱溶解性流体および必要に応じて溶媒も繰返し使用し
   て、動力化・加熱・暖冷房等を行うことを特徴とする溶
   解熱による低質エネルギーの利用方法。 ３ 加温された溶媒により、発熱溶解性で低温度沸点を
   もつ流体を加熱して蒸気を発生させて動力・加熱・暖冷
   房等に使用し、これによって排出される蒸気及びこれを
   凝縮させた凝縮液の両方または何れか一方を前記加温溶
   媒中に吹込み、溶解発熱させてさらに蒸気発生を増進す
   る第１の工程と、第１の工程によって排出される混合液
   を各種低質エネルギ一手段の単体又は組合せによって加
   熱又は減圧による蒸溜法或いは冷凍法や吸引法等によっ
   て、発熱溶解性の流体と溶媒とに分離する第２の工程と
   、第１の工程と第２の工程を直接オンライン的に結合す
   るか、又は必要に応して第２の工程で得られる前記流体
   および溶媒の何れか一方又は両方を一旦貯蔵した後に必
   要に応じて所要個所へ輸送する等オフライン的に結合す
   ることによって、発熱溶解性流体および必要に応じて溶
   媒も繰返し使用して、動力化・加熱・暖冷房等を行うこ
   とを特徴とする溶解熱による低質エネルギーの利用方法
   。 ４ 発熱溶解性で低沸点をもつ流体を加熱して蒸気を発
   生させ、該蒸気を加温された溶媒と熱交換して過熱状態
   とした後に動力・加熱・暖冷房等に使用し、これによっ
   て排出される蒸気およびこれを凝縮させた凝縮液の両方
   又は何れか一方を前記加温溶媒中に吹込み、溶解発熱さ
   せてさらに昇温させる第１の工程と、第１の工程によっ
   て排出される混合液を各種低質エネルギ一手段の単位又
   は組合せによって加熱又は減圧による蒸溜法或いは冷凍
   法や吸引法等によって、発熱溶解性の流体と溶媒とに分
   離する第２の工程と、第１の工程と第２の工程を直接オ
   ンライン的に結合するか、又は必要に応して第２の工程
   で得られる前記流体および溶媒の何れか一方又は両方を
   一旦貯蔵した後に必要に応じて所要個所へ輸送する等オ
   フライン的に結合することによって、発熱溶解性流体お
   よび必要に応じて溶媒も繰返し使用して動力化・加熱・
   暖冷房等を行うことを特徴とする溶解熱による低質エネ
   ルギーの利用方法。 ５ 第１の工程によって排出される混合溶液をさらに動
   力・加熱・暖冷房等に利用し、これによって排出される
   蒸気および混合溶液をフラッシュ蒸発させて発生する蒸
   気をさらに動力・加熱・暖冷房等に利用することを１段
   または多段行った後に必要に応じて第２の工程に結合す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項の溶解熱によ
   る低質エネルギーの利用方法。 ６ 第１の工程によって排出される混合溶液をさらに動
   力・加熱・暖冷房等に利用し、これによって排出される
   蒸気および混合溶液をフラッシュ蒸発させて発生する蒸
   気をさらに動力・加熱・暖冷房等に利用することを１段
   または多段行った後に必要に応じて第２の工程に結合す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第２項の溶解熱によ
   る低質エネルギーの利用方法。 ７ 第１の工程によって排出される混合溶液をさらに動
   力・加熱・暖冷房等に利用し、これによって排出される
   蒸気および混合溶液をフラッシュ蒸発させて発生する蒸
   気をさらに動力・加熱・暖冷房等に利用することを１段
   または多段行った後に必要に応じて第２の工程に結合す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項の溶解熱によ
   る低質エネルギーの利用方法。 ８ 第１の工程によって排出される混合溶液をさらに動
   力・加熱・暖冷房等に利用し、これによって排出される
   蒸気および混合溶液をフラッシュ蒸発させて発生する蒸
   気をさらに動力・加熱・暖冷房等に利用することを１段
   または多段行った後に必要に応じて第２の工程に結合す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項の溶解熱によ
   る低質エネルギーの利用方法。 ９ 発熱溶解性で低温度に沸点をもつ流体と、これを溶
   解する溶媒とを低質エネルギーにより、それぞれ又は一
   方を予熱した後に混合し、溶解発熱させて発生する熱混
   合流体を動力・加熱・暖冷房等に利用する第１の工程と
   、第１の工程によって排出される蒸気および又は排出混
   合溶液をフラッシュさせて発生する蒸気を、さらに動力
   ・加熱・暖冷房等に利用することを１段または多段行っ
   た後に、排出蒸気を冷却および必要に応じて圧縮して？
   Ｍｋ縮することによって、溶解発熱性流体と溶媒とに分
   離する第２の工程と、第１の工程と第２の工程とを直接
   オンライン的に結合するかまたは必要に応じて第２の工
   程で得られる発熱溶解性流体および溶媒の何れか一方又
   は両方を一旦貯蔵した後に必要に応じて所要個所へ輸送
   する等オフライン的に結合することによって、発熱溶解
   性流体および必要に応して溶媒を繰返し、使用して動力
   化・加熱・暖冷房等を行うことを特徴とする溶解熱によ
   る低質エネルギーの利用方法。