JP2000110514A - 廃熱発電装置 - Google Patents
廃熱発電装置Info
- Publication number
- JP2000110514A JP2000110514A JP10316768A JP31676898A JP2000110514A JP 2000110514 A JP2000110514 A JP 2000110514A JP 10316768 A JP10316768 A JP 10316768A JP 31676898 A JP31676898 A JP 31676898A JP 2000110514 A JP2000110514 A JP 2000110514A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- waste heat
- turbine
- steam
- stator
- working fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目 的】 低温の廃熱エネルギーを有効利用できる高
効率廃熱発電装置を提供することを目的とする。 【構 成】 この発明の廃熱発電装置において、クロー
ズドシステム（１２）内に低沸点作動流体を封入、クロ
ーズドシステム内に廃熱回収器（５）を配置して低温の
廃熱エネルギーで高圧蒸気を生成し、高圧蒸気により発
電機（３２）用蒸気タービン（５０）を駆動し、タービ
ン排気を凝縮液化して廃熱回収器に循環させることによ
り、従来廃棄されていた３００℃以下の低温廃熱エネル
ギーを有効に電力として活用できるようにしたものであ
る。
効率廃熱発電装置を提供することを目的とする。 【構 成】 この発明の廃熱発電装置において、クロー
ズドシステム（１２）内に低沸点作動流体を封入、クロ
ーズドシステム内に廃熱回収器（５）を配置して低温の
廃熱エネルギーで高圧蒸気を生成し、高圧蒸気により発
電機（３２）用蒸気タービン（５０）を駆動し、タービ
ン排気を凝縮液化して廃熱回収器に循環させることによ
り、従来廃棄されていた３００℃以下の低温廃熱エネル
ギーを有効に電力として活用できるようにしたものであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は廃熱回収システムに関
し、とくに、廃熱発電装置に関する。
し、とくに、廃熱発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ごみ焼却施設や工場では排気の熱
エネルギーを蒸気エネルギーに転換し、その圧力でター
ビンを回し発電している。しかし、３５０℃以下の排気
熱は湯を沸かす程度で発電には使われておらず、地球温
暖化防止上、この低温の排気エネルギーの有効利用が急
がれている。しかも、従来のタービンでは構造上、未利
用の高速蒸気が有効利用されずにタービンブレード周辺
のすき間から流出するため、タービンの効率を改善する
ことは困難であった。
エネルギーを蒸気エネルギーに転換し、その圧力でター
ビンを回し発電している。しかし、３５０℃以下の排気
熱は湯を沸かす程度で発電には使われておらず、地球温
暖化防止上、この低温の排気エネルギーの有効利用が急
がれている。しかも、従来のタービンでは構造上、未利
用の高速蒸気が有効利用されずにタービンブレード周辺
のすき間から流出するため、タービンの効率を改善する
ことは困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の廃熱回収システ
ムではシステム効率が悪く、低温の廃熱エネルギーを有
効に活用することができず、装置も大型化していた。
ムではシステム効率が悪く、低温の廃熱エネルギーを有
効に活用することができず、装置も大型化していた。
【０００４】本発明はシステム効率が高く、従来廃棄さ
れていた２００℃前後の低温廃熱を効率良く電力として
回収できる廃熱発電装置を提供することを目的とする。
れていた２００℃前後の低温廃熱を効率良く電力として
回収できる廃熱発電装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【問題を解決するための手段】本願発明は、低沸点の混
合有機溶媒からなる作動流体を封入したクローズドシス
テムと、廃熱熱源に接続されて廃熱エネルギーにより作
動流体を高圧蒸気に変換する廃熱回収器と、高圧蒸気に
より駆動される蒸気タービンと、蒸気タービンにより駆
動される発電機と、タービン排気を凝縮液化する凝縮器
と、液相の作動流体を廃熱回収器に圧送する高圧ポンプ
とを備え、蒸気タービンが高圧蒸気を速度エネルギーに
変換する噴射ノズル手段と、噴射ノズル手段に連通して
いて高速蒸気の旋回流を発生させる旋回流発生手段をラ
ジアル面に有するステータと、ステータに対向して配置
されたタービンロータとを備え、タービンロータのラジ
アル面が旋回流発生手段に対面する案内溝と案内溝内に
配置された複数のタービン動翼を有する廃熱発電装置で
ある。
合有機溶媒からなる作動流体を封入したクローズドシス
テムと、廃熱熱源に接続されて廃熱エネルギーにより作
動流体を高圧蒸気に変換する廃熱回収器と、高圧蒸気に
より駆動される蒸気タービンと、蒸気タービンにより駆
動される発電機と、タービン排気を凝縮液化する凝縮器
と、液相の作動流体を廃熱回収器に圧送する高圧ポンプ
とを備え、蒸気タービンが高圧蒸気を速度エネルギーに
変換する噴射ノズル手段と、噴射ノズル手段に連通して
いて高速蒸気の旋回流を発生させる旋回流発生手段をラ
ジアル面に有するステータと、ステータに対向して配置
されたタービンロータとを備え、タービンロータのラジ
アル面が旋回流発生手段に対面する案内溝と案内溝内に
配置された複数のタービン動翼を有する廃熱発電装置で
ある。
【０００６】
【作用】本発明の廃熱発電装置において、クローズドシ
ステム内に混合溶媒からなる低沸点作動流体を封入し、
廃熱回収器により低温の廃熱エネルギーを回収して作動
流体を高圧蒸気に変換し、高圧蒸気により高効率の蒸気
タービンを駆動することにより、システム効率を向上さ
せ、低温の廃熱エネルギーを有効に回収できる廃熱発電
装置を提供するようにしたものである。
ステム内に混合溶媒からなる低沸点作動流体を封入し、
廃熱回収器により低温の廃熱エネルギーを回収して作動
流体を高圧蒸気に変換し、高圧蒸気により高効率の蒸気
タービンを駆動することにより、システム効率を向上さ
せ、低温の廃熱エネルギーを有効に回収できる廃熱発電
装置を提供するようにしたものである。
【０００７】
【実施例】以下、本発明について図面を用いて説明す
る。図１は本発明による望ましい実施例の廃熱発電装置
１の系統図を示す。図１において、発電装置１０は７５
〜９５重量％のメチルアルコールと５〜２５重量％のア
ンモニアとの混合有機溶媒からなる低沸点作動流体が封
入されたクローズドシステム１２を備える。混合有機溶
媒は好ましくは１２重量％のアンモニアを混入したメチ
ルアルコールが良く、この場合、５０℃以下で液相とな
り、１７５℃で４０ａｔｍ、１９５℃で６０ａｔｍ、２
０５℃で８０ａｔｍ、２１５℃で１００ａｔｍ、２６０
℃で２６０ａｔｍの高圧蒸気となる。クローズドシステ
ム１２には熱交換器１４を介して廃熱熱源１６に接続さ
れる廃熱回収器１８を備える。廃熱熱源１６はセメント
工場、火力発電所、廃棄物焼却炉から排出される２００
℃前後の高温廃棄ガスが利用される。また、廃熱熱源と
しては工場の２００℃前後の温廃水も利用される。廃熱
回収器１８は温熱パイプ１８ａを備え、この中に熱媒が
封入されていて熱交換器１４により２００℃前後に加熱
されて液相の作動流体を高圧蒸気に変換する。廃熱回収
器１８には高圧ポンプ２０を介して凝縮器２２が接続さ
れ、凝縮器２２は冷却管２２ａを備える。冷却管２２ａ
内の冷却水は冷却水ポンプ２４を介して冷却塔２６に循
環され、２５〜３５℃に冷却される。廃熱回収器１８の
高圧蒸気は調圧弁３０により圧力調整されて蒸気タービ
ン５０に供給され、三相交流発電機３２を駆動する。廃
熱回収器１８の出口側の蒸気圧力は圧力センサ３４によ
り検知され、圧力信号として制御装置３６に出力され
る。制御装置３６は圧力信号に応答して調圧弁３０を制
御することにより蒸気圧を調整する。発電機３２の三相
交流出力は三相インバータブリッジ回路３８により直流
に変換され、チョッパ回路４０で電圧がコントロールさ
れてＤＣ電圧を出力する。ＤＣ電圧をインバータで商用
周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の三相交流電力とし
て出力することもできる。
る。図１は本発明による望ましい実施例の廃熱発電装置
１の系統図を示す。図１において、発電装置１０は７５
〜９５重量％のメチルアルコールと５〜２５重量％のア
ンモニアとの混合有機溶媒からなる低沸点作動流体が封
入されたクローズドシステム１２を備える。混合有機溶
媒は好ましくは１２重量％のアンモニアを混入したメチ
ルアルコールが良く、この場合、５０℃以下で液相とな
り、１７５℃で４０ａｔｍ、１９５℃で６０ａｔｍ、２
０５℃で８０ａｔｍ、２１５℃で１００ａｔｍ、２６０
℃で２６０ａｔｍの高圧蒸気となる。クローズドシステ
ム１２には熱交換器１４を介して廃熱熱源１６に接続さ
れる廃熱回収器１８を備える。廃熱熱源１６はセメント
工場、火力発電所、廃棄物焼却炉から排出される２００
℃前後の高温廃棄ガスが利用される。また、廃熱熱源と
しては工場の２００℃前後の温廃水も利用される。廃熱
回収器１８は温熱パイプ１８ａを備え、この中に熱媒が
封入されていて熱交換器１４により２００℃前後に加熱
されて液相の作動流体を高圧蒸気に変換する。廃熱回収
器１８には高圧ポンプ２０を介して凝縮器２２が接続さ
れ、凝縮器２２は冷却管２２ａを備える。冷却管２２ａ
内の冷却水は冷却水ポンプ２４を介して冷却塔２６に循
環され、２５〜３５℃に冷却される。廃熱回収器１８の
高圧蒸気は調圧弁３０により圧力調整されて蒸気タービ
ン５０に供給され、三相交流発電機３２を駆動する。廃
熱回収器１８の出口側の蒸気圧力は圧力センサ３４によ
り検知され、圧力信号として制御装置３６に出力され
る。制御装置３６は圧力信号に応答して調圧弁３０を制
御することにより蒸気圧を調整する。発電機３２の三相
交流出力は三相インバータブリッジ回路３８により直流
に変換され、チョッパ回路４０で電圧がコントロールさ
れてＤＣ電圧を出力する。ＤＣ電圧をインバータで商用
周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の三相交流電力とし
て出力することもできる。
【０００８】図２ないし図４は蒸気タービン５０の詳細
を示す。図２において、蒸気タービン５０は高圧蒸気の
圧力エネルギーを速度エネルギーに変換する噴射ノズル
５２ａ、５２ａ’と排気ポート５２ｂを有するタービン
ハウジング５２を備える。タービンハウジング５２は円
筒部材５２ｃと、フロントプレート５２ｄおよびフレー
ム５２ｅを備える。円筒部材５２ｃには軸方向に間隔を
おいて配置された固定円板からなるステータ５３、５４
が固定支持される。円筒部材５２ｃの内側においてステ
ータ５３、５４に対向して回転円板からなるタービンロ
ータ５５が回転可能に支持される。タービンロータ５５
は出力軸５６に圧入されたハブ５５ａと軸流ファン５５
ｂを備える。ハブ５５ａの両側にはスリーブ５７、５８
が配置され、スリーブ５７はステータ５４により固定支
持され、スリーブ５８はベアリングサポート５９により
固定支持される。出力軸５６はフロントプレート５２ｄ
に支持されたベアリングＢ１とベアリングサポート５９
に支持されたベアリングＢ２により回転可能に支持され
る。ベアリングサポート５９はフレーム５２ｅとステー
タ５３の間に固定支持され、排気ポート５２ｂに連通す
る連通口５９ａ、５９ｂを有する。
を示す。図２において、蒸気タービン５０は高圧蒸気の
圧力エネルギーを速度エネルギーに変換する噴射ノズル
５２ａ、５２ａ’と排気ポート５２ｂを有するタービン
ハウジング５２を備える。タービンハウジング５２は円
筒部材５２ｃと、フロントプレート５２ｄおよびフレー
ム５２ｅを備える。円筒部材５２ｃには軸方向に間隔を
おいて配置された固定円板からなるステータ５３、５４
が固定支持される。円筒部材５２ｃの内側においてステ
ータ５３、５４に対向して回転円板からなるタービンロ
ータ５５が回転可能に支持される。タービンロータ５５
は出力軸５６に圧入されたハブ５５ａと軸流ファン５５
ｂを備える。ハブ５５ａの両側にはスリーブ５７、５８
が配置され、スリーブ５７はステータ５４により固定支
持され、スリーブ５８はベアリングサポート５９により
固定支持される。出力軸５６はフロントプレート５２ｄ
に支持されたベアリングＢ１とベアリングサポート５９
に支持されたベアリングＢ２により回転可能に支持され
る。ベアリングサポート５９はフレーム５２ｅとステー
タ５３の間に固定支持され、排気ポート５２ｂに連通す
る連通口５９ａ、５９ｂを有する。
【０００９】図２において、ステータ５３はそのラジア
ル面において外周から中心部へ延びていて軸方向に開口
する第１段および第２段旋回流発生手段５３ａ、５３ｂ
および連絡通路５３ｃを備える。第１段および第２段旋
回流発生手段５３ａ、５３ｂは同心的な環状通路からな
り、第１段環状通路５３ａの入口側は噴射ノズル５２ａ
に連通し、出口側は連絡通路５３ｃを介して第２段環状
通路５３ｂに連通する。ステータ５３は中央開口部５３
ｄを備え、第２段環状通路５３ｂは連絡通路５３ｅを介
して中央開口部５３ｄと連通する。第１段および第２段
環状通路５３ａ、５３ｂはそれぞれ旋回流の流れ方向に
等間隔で配列された複数の案内翼５３ｆ、５３ｇを備え
る。図２において、案内翼５３ｆ、５３ｇの頂部はステ
ータ５３のラジアル面から凹んでいるが、ラジアル面と
同一平面に位置するように形成しても良い。ステータ５
３の背面にはラジアル通路５３ｈが形成されていて、中
央開口部５３ｄと連通口５９ａ、５９ｂと連通される。
ル面において外周から中心部へ延びていて軸方向に開口
する第１段および第２段旋回流発生手段５３ａ、５３ｂ
および連絡通路５３ｃを備える。第１段および第２段旋
回流発生手段５３ａ、５３ｂは同心的な環状通路からな
り、第１段環状通路５３ａの入口側は噴射ノズル５２ａ
に連通し、出口側は連絡通路５３ｃを介して第２段環状
通路５３ｂに連通する。ステータ５３は中央開口部５３
ｄを備え、第２段環状通路５３ｂは連絡通路５３ｅを介
して中央開口部５３ｄと連通する。第１段および第２段
環状通路５３ａ、５３ｂはそれぞれ旋回流の流れ方向に
等間隔で配列された複数の案内翼５３ｆ、５３ｇを備え
る。図２において、案内翼５３ｆ、５３ｇの頂部はステ
ータ５３のラジアル面から凹んでいるが、ラジアル面と
同一平面に位置するように形成しても良い。ステータ５
３の背面にはラジアル通路５３ｈが形成されていて、中
央開口部５３ｄと連通口５９ａ、５９ｂと連通される。
【００１０】図２において、ステータ５４のラジアル面
はステータ３と同様に同心的に形成された第１段および
第２段環状通路５４ａ、５４ｂと、これら環状通路５４
ａ、５４ｂ内にそれぞれ等間隔で配列されて円弧状作用
面を有する複数の案内翼５４ｆ、５４ｇを有する。第１
段環状通路５４ａは第２段環状通路５４ｂと連通し、第
２段環状通路５４ｂはステータ５４の中央開口部５４ｄ
と連通する。ステータ５４の旋回流方向はステータ３の
旋回流方向と同一となるように第１段および第２段環状
通路５４ａ、５４ｂは形成される。
はステータ３と同様に同心的に形成された第１段および
第２段環状通路５４ａ、５４ｂと、これら環状通路５４
ａ、５４ｂ内にそれぞれ等間隔で配列されて円弧状作用
面を有する複数の案内翼５４ｆ、５４ｇを有する。第１
段環状通路５４ａは第２段環状通路５４ｂと連通し、第
２段環状通路５４ｂはステータ５４の中央開口部５４ｄ
と連通する。ステータ５４の旋回流方向はステータ３の
旋回流方向と同一となるように第１段および第２段環状
通路５４ａ、５４ｂは形成される。
【００１１】図２、図４において、タービンロータ５５
の両側のラジアル面は同心的に形成された第１段および
第２段環状案内溝５５ｃ、５５ｄを備える。環状案内溝
５５ｃ、５５ｄはそれぞれ周方向に等間隔に配列されて
いて円弧状作用面を有する複数のタービン動翼５５ｅ、
５５ｆを有する。タービンロータ５５の環状案内溝５５
ｃ、５５ｄはそれぞれ隣接したステータ５３、５４の第
１段、第２段の旋回流発生通路と同一径の軌道上に形成
される。動翼５５ｅ、５５ｆの頂部は放射方向に配列さ
れており、このため、タービンロータ５５への回転エネ
ルギーは周方向に与えられる。
の両側のラジアル面は同心的に形成された第１段および
第２段環状案内溝５５ｃ、５５ｄを備える。環状案内溝
５５ｃ、５５ｄはそれぞれ周方向に等間隔に配列されて
いて円弧状作用面を有する複数のタービン動翼５５ｅ、
５５ｆを有する。タービンロータ５５の環状案内溝５５
ｃ、５５ｄはそれぞれ隣接したステータ５３、５４の第
１段、第２段の旋回流発生通路と同一径の軌道上に形成
される。動翼５５ｅ、５５ｆの頂部は放射方向に配列さ
れており、このため、タービンロータ５５への回転エネ
ルギーは周方向に与えられる。
【００１２】図２〜図５において、噴射ノズル５２ａに
流入した作動流体の高速流Ａ１はステータ５３の第１段
環状通路５３ａを旋回流となって流れ、連絡通路５３ｃ
を経て第２段環状通路５３ｂで旋回流が生ずる。第２段
環状通路５３ｂの出口側で旋回流は排気となって連絡通
路５３ｅ、中央開口部５３ｄ、ラジアル通路５３ｈおよ
び連通口５９ａ、５９ｂを経て排気ポート５２ｂから排
出される。上記工程において、図５に示されるように、
高速流Ａ１はステータ５３の案内翼５３ｆによって偏向
流Ａ２となってタービン動翼５５ｃに衝突してタービン
ロータ５５を矢印Ｂ方向に移動させる。タービン動翼５
５ｃに衝突した旋回流はタービン動翼の曲面壁によって
方向が変えられ、偏向流Ａ３となり、この偏向流Ａ３は
ステータ５３の案内翼５３ｆにより再びタービン動翼５
５ｃの方向に案内される。このように噴射ノズル５２ａ
から第１段環状通路５３ａおよび第２段環状通路５３ｂ
を通過する旋回流は案内翼５３ｆ、５３ｇおよびタービ
ン動翼５５ｅ、５５ｆで流れ方向が偏向されながらター
ビン動翼５５ｅ、５５ｆに直接衝突して回転エネルギー
を与える。図５（ａ）および図５（ｂ）はステータ５３
に対するタービンロータ５５のそれぞれ異なる相対位置
関係を示す。図２において、タービンロータ５５の両側
のラジアル面の複数のタービン動翼５５ｅ、５５ｆには
複数の旋回流が同時に衝突するため、タービンロータ５
５には大きな回転力が与えられる。このとき、タービン
動翼５５ｅ、５５ｆに衝突した旋回流は案内溝５５ｃ、
５５ｄの壁でかこまれた通路を流れてステータ５３の案
内翼５５ｅ、５５ｆの方向に偏向されるため、タービン
動翼の側壁からの漏れ蒸気を防ぐことができ、タービン
の流量当たりの出力・効率を飛躍的に向上させることが
できる。しかも、タービンロータ５５は低速高トルクで
回転される。
流入した作動流体の高速流Ａ１はステータ５３の第１段
環状通路５３ａを旋回流となって流れ、連絡通路５３ｃ
を経て第２段環状通路５３ｂで旋回流が生ずる。第２段
環状通路５３ｂの出口側で旋回流は排気となって連絡通
路５３ｅ、中央開口部５３ｄ、ラジアル通路５３ｈおよ
び連通口５９ａ、５９ｂを経て排気ポート５２ｂから排
出される。上記工程において、図５に示されるように、
高速流Ａ１はステータ５３の案内翼５３ｆによって偏向
流Ａ２となってタービン動翼５５ｃに衝突してタービン
ロータ５５を矢印Ｂ方向に移動させる。タービン動翼５
５ｃに衝突した旋回流はタービン動翼の曲面壁によって
方向が変えられ、偏向流Ａ３となり、この偏向流Ａ３は
ステータ５３の案内翼５３ｆにより再びタービン動翼５
５ｃの方向に案内される。このように噴射ノズル５２ａ
から第１段環状通路５３ａおよび第２段環状通路５３ｂ
を通過する旋回流は案内翼５３ｆ、５３ｇおよびタービ
ン動翼５５ｅ、５５ｆで流れ方向が偏向されながらター
ビン動翼５５ｅ、５５ｆに直接衝突して回転エネルギー
を与える。図５（ａ）および図５（ｂ）はステータ５３
に対するタービンロータ５５のそれぞれ異なる相対位置
関係を示す。図２において、タービンロータ５５の両側
のラジアル面の複数のタービン動翼５５ｅ、５５ｆには
複数の旋回流が同時に衝突するため、タービンロータ５
５には大きな回転力が与えられる。このとき、タービン
動翼５５ｅ、５５ｆに衝突した旋回流は案内溝５５ｃ、
５５ｄの壁でかこまれた通路を流れてステータ５３の案
内翼５５ｅ、５５ｆの方向に偏向されるため、タービン
動翼の側壁からの漏れ蒸気を防ぐことができ、タービン
の流量当たりの出力・効率を飛躍的に向上させることが
できる。しかも、タービンロータ５５は低速高トルクで
回転される。
【００１３】図６、図７はそれぞれ図２、図３のステー
タおよびタービンロータの変形例を示し、類似部品につ
いては図２、図３の符号にシングルまたはダブルアポス
トロフィが付してある。図６の変形例において、ステー
タ５３’の旋回流発生手段は円筒ケーシング５２ｃ’の
渦巻形噴射ノズル５２ａ’と中央開口部５３ｄ’に連通
する第１、第２スパイラル旋回通路５３ａ’、５３ａ”
からなる。図７の変形例において、タービンロータ５
５’はステータ５３’のスパイラル旋回通路５３ａ’、
５３ａ”と同一の軌道上にそれぞれ形成された第１、第
２スパイラル案内溝５５ｃ’、５５ｃ”とこれらの中に
配置されたタービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”を備える。
スパイラル旋回通路５３ａ’、５３ａ”および第１、第
２スパイラル案内溝５５ｃ’、５５ｃ”はそれぞれ図２
と同様な半円状断面もしくはＵ字状断面を有する。ター
ビン動翼５５ｅ’、５５ｅ”は放射状に形成されたリブ
状の形状を有するが、図５に示されるように、円弧状の
作用面５５ｅに類似した形状を備えても良い。
タおよびタービンロータの変形例を示し、類似部品につ
いては図２、図３の符号にシングルまたはダブルアポス
トロフィが付してある。図６の変形例において、ステー
タ５３’の旋回流発生手段は円筒ケーシング５２ｃ’の
渦巻形噴射ノズル５２ａ’と中央開口部５３ｄ’に連通
する第１、第２スパイラル旋回通路５３ａ’、５３ａ”
からなる。図７の変形例において、タービンロータ５
５’はステータ５３’のスパイラル旋回通路５３ａ’、
５３ａ”と同一の軌道上にそれぞれ形成された第１、第
２スパイラル案内溝５５ｃ’、５５ｃ”とこれらの中に
配置されたタービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”を備える。
スパイラル旋回通路５３ａ’、５３ａ”および第１、第
２スパイラル案内溝５５ｃ’、５５ｃ”はそれぞれ図２
と同様な半円状断面もしくはＵ字状断面を有する。ター
ビン動翼５５ｅ’、５５ｅ”は放射状に形成されたリブ
状の形状を有するが、図５に示されるように、円弧状の
作用面５５ｅに類似した形状を備えても良い。
【００１４】図６、図７において、噴射ノズル５２ａ’
の蒸気噴流Ｄは第１、第２スパイラル旋回通路５３
ａ’、５３ａ”に流入してスパイラル旋回流Ｄ１、Ｄ２
を発生させる。このとき、スパイラル旋回通路５３
ａ’、５３ａ”の壁面は案内翼として機能し、スパイラ
ル旋回流Ｄ１、Ｄ２の１部は遠心力によりスパイラル旋
回通路５３ａ’、５３ａ”の壁面により案内されてター
ビンロータ５５’のタービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に
周方向に衝突する。タービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に
衝突した旋回流は隣接した案内溝５５ｃ’、５５ｃ”を
経てスパイラル旋回通路５３ａ’、５３ａ”の旋回流と
混合もしくは合流する。このことが繰り返されて複数の
タービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に同時に旋回流が衝突
するため、タービンロータ５５’は大きなトルクで回転
される。なお、タービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に衝突
するときに旋回流はタービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に
隣接する案内溝５５ｃ’、５５ｃ”の側壁により拘束さ
れて、蒸気漏れがないため、速度エネルギーの損失が少
なくなり、タービンの流量当たりの出力・効率が飛躍的
に向上する。
の蒸気噴流Ｄは第１、第２スパイラル旋回通路５３
ａ’、５３ａ”に流入してスパイラル旋回流Ｄ１、Ｄ２
を発生させる。このとき、スパイラル旋回通路５３
ａ’、５３ａ”の壁面は案内翼として機能し、スパイラ
ル旋回流Ｄ１、Ｄ２の１部は遠心力によりスパイラル旋
回通路５３ａ’、５３ａ”の壁面により案内されてター
ビンロータ５５’のタービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に
周方向に衝突する。タービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に
衝突した旋回流は隣接した案内溝５５ｃ’、５５ｃ”を
経てスパイラル旋回通路５３ａ’、５３ａ”の旋回流と
混合もしくは合流する。このことが繰り返されて複数の
タービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に同時に旋回流が衝突
するため、タービンロータ５５’は大きなトルクで回転
される。なお、タービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に衝突
するときに旋回流はタービン動翼５５ｅ’、５５ｅ”に
隣接する案内溝５５ｃ’、５５ｃ”の側壁により拘束さ
れて、蒸気漏れがないため、速度エネルギーの損失が少
なくなり、タービンの流量当たりの出力・効率が飛躍的
に向上する。
【００１５】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれば
２００℃前後の低温で１００ａｔｍ前後の高圧蒸気を発
生する低沸点作動流体をクローズドシステムに封入し、
廃熱回収器で低温の廃熱エネルギーにより高圧蒸気を発
生させ、高圧蒸気により高効率蒸気タービンを駆動する
ようにしたため、２００℃前後の低温廃ガスでも廃熱を
有効に電力として回収でき、地球温暖化防止や大気汚染
防止上極めて有益である。
２００℃前後の低温で１００ａｔｍ前後の高圧蒸気を発
生する低沸点作動流体をクローズドシステムに封入し、
廃熱回収器で低温の廃熱エネルギーにより高圧蒸気を発
生させ、高圧蒸気により高効率蒸気タービンを駆動する
ようにしたため、２００℃前後の低温廃ガスでも廃熱を
有効に電力として回収でき、地球温暖化防止や大気汚染
防止上極めて有益である。
【図１】本発明の望ましい実施例の廃熱発電装置の系統
図である。
図である。
【図２】図１の蒸気タービンの断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線からみたステータの平
面図である。
面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線のタービンロータの断面図
である。
である。
【図５】図２のステータとタービンロータとの相対位置
関係を示す図である。
関係を示す図である。
【図６】図３のステータの変形例の平面図である。
【図７】図４のタービンロータの変形例の平面図であ
る。
る。
１０ 廃熱発電装置 ３４ 圧力センサ １２ クローズドシステム ３６ 制御装置 １４ 熱交換器 ３８ インバータ
ブリッジ回路 １６ 廃熱源 ４０ チョッパ回
路 １８ 廃熱回収器 ５０ 蒸気タービ
ン ２０ 高圧ポンプ ５２ タービンハ
ウジング ２２ 凝縮器 ５３ ステータ ２４ 冷却水ポンプ ５４ ステータ ２６ 冷却塔 ５５ タービンロ
ータ ３０ 調圧弁 ５６ 出力軸 ３２ 発電機
ブリッジ回路 １６ 廃熱源 ４０ チョッパ回
路 １８ 廃熱回収器 ５０ 蒸気タービ
ン ２０ 高圧ポンプ ５２ タービンハ
ウジング ２２ 凝縮器 ５３ ステータ ２４ 冷却水ポンプ ５４ ステータ ２６ 冷却塔 ５５ タービンロ
ータ ３０ 調圧弁 ５６ 出力軸 ３２ 発電機
Claims (2)
- 【請求項１】低沸点の混合有機溶媒からなる作動流体を
封入したクローズドシステムと、廃熱熱源に接続されて
廃熱エネルギーにより作動流体を高圧蒸気に変換する廃
熱回収器と、高圧蒸気により駆動される蒸気タービン
と、蒸気タービンにより駆動される発電機と、タービン
排気を凝縮液化する凝縮器と、液相の作動流体を廃熱回
収器に圧送する高圧ポンプとを備え、蒸気タービンが高
圧蒸気を速度エネルギーに変換する噴射ノズル手段と、
噴射ノズル手段に連通していて高速蒸気の旋回流を発生
させる旋回流発生手段をラジアル面に有するステータ
と、ステータに対向して配置されたタービンロータとを
備え、タービンロータのラジアル面が旋回流発生手段に
対面する案内溝と案内溝内に配置された複数のタービン
動翼を有する廃熱発電装置。 - 【請求項２】請求項１において、さらに、冷却塔と、凝
縮器と冷却塔との間に接続されて冷却水を循環させる冷
却水ポンプとを備えた廃熱発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10316768A JP2000110514A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 廃熱発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10316768A JP2000110514A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 廃熱発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000110514A true JP2000110514A (ja) | 2000-04-18 |
Family
ID=18080718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10316768A Pending JP2000110514A (ja) | 1998-10-05 | 1998-10-05 | 廃熱発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000110514A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007332807A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Ebara Corp | 排熱発電装置 |
| JP2008008218A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Ebara Corp | 発電装置及びその運転方法 |
| CN102410109A (zh) * | 2010-09-20 | 2012-04-11 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种发动机余热能量回收方法和装置 |
| DE112011102904T5 (de) | 2010-09-01 | 2013-06-06 | Ihi Corporation | Abwärme-Leistungsgenerator |
| CN103410578A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-11-27 | 南京微阳电力科技有限公司 | 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备 |
| CN104190572A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-10 | 吴莹 | 一种冷凝喷射器 |
| CN104612761A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-13 | 杭州哲达科技股份有限公司 | 双级全流涡轮膨胀机orc制取压缩空气的系统及方法 |
| CN104632313A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-20 | 沈天昱 | Orc制取压缩空气的装置及方法 |
| CN105042939A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-11-11 | 张王丹 | 一种利用低温介质获取冷气、电能的方法及其装置 |
| US9376938B2 (en) | 2011-06-27 | 2016-06-28 | Ihi Corporation | Waste heat power generator |
| US9677414B2 (en) | 2011-06-27 | 2017-06-13 | Ihi Corporation | Waste heat power generator |
| CN107420132A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-12-01 | 翁志远 | 多级螺旋结构的转子、汽轮机和汽轮机设备 |
-
1998
- 1998-10-05 JP JP10316768A patent/JP2000110514A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007332807A (ja) * | 2006-06-12 | 2007-12-27 | Ebara Corp | 排熱発電装置 |
| JP2008008218A (ja) * | 2006-06-29 | 2008-01-17 | Ebara Corp | 発電装置及びその運転方法 |
| US9219404B2 (en) | 2010-09-01 | 2015-12-22 | Ihi Corporation | Waste heat power generator |
| DE112011102904T5 (de) | 2010-09-01 | 2013-06-06 | Ihi Corporation | Abwärme-Leistungsgenerator |
| CN102410109A (zh) * | 2010-09-20 | 2012-04-11 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 一种发动机余热能量回收方法和装置 |
| US9376938B2 (en) | 2011-06-27 | 2016-06-28 | Ihi Corporation | Waste heat power generator |
| US9677414B2 (en) | 2011-06-27 | 2017-06-13 | Ihi Corporation | Waste heat power generator |
| CN103410578A (zh) * | 2013-08-01 | 2013-11-27 | 南京微阳电力科技有限公司 | 一种低温型有机朗肯循环工业余热发电设备 |
| CN104190572A (zh) * | 2014-08-27 | 2014-12-10 | 吴莹 | 一种冷凝喷射器 |
| CN104612761A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-13 | 杭州哲达科技股份有限公司 | 双级全流涡轮膨胀机orc制取压缩空气的系统及方法 |
| CN104632313A (zh) * | 2015-01-27 | 2015-05-20 | 沈天昱 | Orc制取压缩空气的装置及方法 |
| CN105042939A (zh) * | 2015-06-29 | 2015-11-11 | 张王丹 | 一种利用低温介质获取冷气、电能的方法及其装置 |
| CN105042939B (zh) * | 2015-06-29 | 2017-08-15 | 张王丹 | 一种利用低温介质获取冷气、电能的方法及其装置 |
| CN107420132A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-12-01 | 翁志远 | 多级螺旋结构的转子、汽轮机和汽轮机设备 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6856695B2 (ja) | タービン・カートリッジを備えるオーバーハング・タービン及び発電機システム | |
| US8739538B2 (en) | Generating energy from fluid expansion | |
| US8400005B2 (en) | Generating energy from fluid expansion | |
| KR100389990B1 (ko) | 가스터빈 | |
| JP4509277B2 (ja) | ロータ中孔及びタービン・ロータ・ホイール／スペーサ熱交換流れ回路 | |
| EP0032815B1 (en) | Two-phase reaction turbine | |
| ES2630103T5 (es) | Aparato y proceso para la generación de energía mediante un ciclo de Rankine orgánico | |
| JP2000110514A (ja) | 廃熱発電装置 | |
| JP4527824B2 (ja) | タービンロータの軸受用冷却系 | |
| US8333060B2 (en) | Micro reaction turbine with integrated combustion chamber and rotor | |
| EP1597464B1 (en) | Micro reaction turbine with an integrated combustion chamber and rotor module and method of operation | |
| JP2000110515A (ja) | 太陽熱発電システム | |
| JP5592305B2 (ja) | 発電装置 | |
| US7093503B1 (en) | Variable phase turbine | |
| JP2002317602A (ja) | ガスタービン | |
| KR102113100B1 (ko) | 오버행 터빈 및 자기 베어링을 가진 발전기 시스템 | |
| JP2007198333A (ja) | 蒸気タービン及びこれを用いた太陽熱ランキンシステム | |
| JP2006522256A (ja) | 熱エネルギーから機械エネルギーへ変換するための熱機関およびその使用 | |
| KR20150062027A (ko) | 하이브리드 터빈 발전 시스템 | |
| US10190436B2 (en) | Power transmission system for turbine, a turbocharger, a compressor, or a pump | |
| JPH09195702A (ja) | ガスタービン及びガスタービン動翼の冷却装置並びにガスタービン動翼の冷却方法 | |
| CN219220746U (zh) | 向心透平驱动的离心工质泵及有机朗肯循环系统 | |
| CA2426353C (en) | Hydrogen turbine | |
| JP2000161015A (ja) | 密閉サイクル動力システム | |
| JP2000110510A (ja) | 高効率ガスタービン |