JP2001514355A - 流体流機械を用いてエネルギを発生するための装置 - Google Patents

流体流機械を用いてエネルギを発生するための装置

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JP2001514355A JP2000507929A JP2000507929A JP2001514355A JP 2001514355 A JP2001514355 A JP 2001514355A JP 2000507929 A JP2000507929 A JP 2000507929A JP 2000507929 A JP2000507929 A JP 2000507929A JP 2001514355 A JP2001514355 A JP 2001514355A
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air
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fluid flow
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JP2000507929A
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ケラー ヤーコプ
ヴェットシュタイン ハンス
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アルストム パワー （シュヴァイツ） アクチエンゲゼルシャフト
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    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
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    • F04F5/04—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing elastic fluids
    • F04F5/08—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing elastic fluids the elastic fluid being entrained in a free falling column of liquid

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Abstract

(57)【要約】 流体流機械を用いてエネルギを発生するための装置であって、流体流機械を駆動するために圧縮可能な媒体、有利には空気を圧縮する圧縮装置が設けられており、前記媒体が、給管システムを介して直接又は燃焼室を間挿して流体流機械に供給可能であり、前記燃焼室内で、圧縮された媒体が燃料を添加されて点火可能である。本発明は、前記圧縮装置が、媒体を等温圧縮する少なくとも１つの圧縮段を有していることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、エネルギを発生するための装
置に関する。
【０００２】 従来技術 エネルギ発生のために、熱機関のカテゴリにおいてガスタービンが広く普及し
たエネルギ変換式ユニットを成す流体流機械が使用される。ガスタービンは、液
状及び／又はガス状の燃料で作動される。代表的なレキュペレータ・ガスタービ
ン構造は、新鮮空気を吸い込むターボコンプレッサとも呼ばれる空気圧縮機を有
していて、前記新鮮空気は、一般的に４バール乃至８バールの圧力に圧縮されか
つ所定の回路において熱交換機内に圧入される。該熱交換機においては新鮮空気
は、有利には、タービンから流出するまだ熱い燃焼ガスによって予熱される。レ
キュペレータを装備しない設備の場合には、圧力は圧縮機の終端部で通常１２バ
ール乃至３０バールになる。更に、予熱されかつ圧縮された給気は、燃料と共に
燃焼室内に達し、この場合１２００℃以上の加熱もしくは燃焼ガスが生ずる。燃
焼ガスは、高速でタービン内に流入しかつ通常電流発生のためにジェネレータに
連結されている前記タービンを駆動する。
【０００３】 出力密度及び効率に関しガスタービンの作動を改善するという、多くの努力が
試みられた。ガスタービンの効率は、基本的にガスタービン内へのエネルギ取込
みとガスタービンによって変換されるエネルギとの比に関連していて、該エネル
ギは、ジェネレータによって電気的なエネルギに変換可能である。従って、理論
的に燃焼ガスによってガスタービンに提供されるが、電気的なエネルギに変換で
きないエネルギ分を減少する必要がある。
【０００４】 ガスタービンの損失の大部分は、タービン流出部における比較的高い温度に関
連している。できるだけ高いパーセンテージで燃焼室内に供給される熱をタービ
ンによって機械的な出力に変換するために、タービンの圧力比はできるだけ大き
く選ばれねばならない。いずれにせよ高い圧力比によって、圧縮された空気が極
めて熱くなるという欠点が生ずる。この結果、規定のタービン流出温度の場合に
圧力比が増大するにつれてキログラム空気当りの熱が次第に減少されて燃焼室内
に導入されるようになる。更に、高い圧力比の場合に圧縮機下流側の空気温度が
タービン下流側の排ガス温度よりも高くなるため、空気予熱の可能性が得られな
い。
【０００５】 ガスタービンにおける別の重要な損失源は、タービンの機械的な出力のほぼ２
／３が圧縮機の駆動に費やされねばならないということにある。タービン及び圧
縮機は、１よりも小さなコンポーメント効率を有しているので、圧縮機に対する
タービンの出力放出によって、コンポーメント効率の積に相当しひいてはコンポ
ーメント効率よりも著しく低い積効率が生ぜしめられる。
【０００６】 上述の理由は妥協を必要とする。ガスタービンの最大の出力密度は、最大の効
率よりも低い圧力比の場合に得られる。それ故一般にガスタービンの圧力比は、
出力と効率との最適な妥協が得られるように、選ばれる。ガスタービンの効率及
び出力に関する上記観点の改善以外に、ガスタービンの作動のために必要な個々
の構成要素の熱的な負荷容量も、この種の設備の構想及び設計のために益々重要
となっている。当然競業上の理由からガスタービン設備は複雑にひいては高価に
構成されてはならず、他面耐用寿命の長い高質の製品を提供しなければならない
。
【０００７】 従って例えば従来の圧縮段はそれぞれ、動翼及び静翼を備えたロータ及びステ
ータから構成されていて、該ロータ及びステータによって、圧縮段を介して貫流
する空気が圧縮によって周囲温度から５００℃以上にまで予熱される。このよう
な高温度により圧縮段において使用される材料が著しく損傷され、これによって
、個々に関与する構成要素の耐用寿命が持続的に損なわれ、従って、高温度発生
に対する圧縮機領域の材料の抵抗能を増大するために、複雑で広範の冷却手段を
講ずる必要がある。更に、冷却空気は極めて熱いので、冷却は困難でありしかも
極めて多量の冷却空気を消費する。
【０００８】 発明の説明 本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の形式の、流体流機械を用いてエ
ネルギを発生するための装置を、流体流機械の構成要素、特に流体流機械の熱負
荷される構成要素の耐用寿命並びに効率及び出力密度が向上されるように、改良
することにある。
【０００９】 前記課題は本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決さ
れた。本発明の有利な構成は、その他の請求項に記載されている。
【００１０】 本発明によれば、流体流機械、有利にはガスタービンを用いてエネルギを発生
するための装置であって、流体流機械、有利にはガスタービンを駆動するために
圧縮可能な媒体、有利には空気を圧縮する圧縮装置が設けられており、前記媒体
が、給管システムを介して直接又は燃焼室を間挿して流体流機械に供給可能であ
り、前記燃焼室内で、圧縮された媒体が燃料を添加されて点火可能である形式の
ものにおいて、前記圧縮装置が、媒体を等温圧縮する少なくとも１つの圧縮段を
有している。
【００１１】 本発明の思想は、空気を等温圧縮の範囲で予備圧縮状態に変換させることにあ
り、前記等温圧縮においては、空気は従来の空気圧縮段の場合にも可能であるの
と比較可能に高く圧縮されるが、高い圧縮温度には達してはならず、従って空気
は、極端な場合には通常の部分空気圧縮機を回避してひいてはガスタービンによ
る空気圧縮機の駆動の必要性を不要にして、直接ガスタービンの駆動のために利
用される。等温圧縮の主要の利点は、圧力比の増大に伴って最大可能な給熱が減
少しないということにある。従って、大きな圧力比の場合でも出力密度は高く維
持される。更に、レキュペレーションも常時可能である。更に、外部の等温圧縮
機によって作動される開放サイクルの主要の利点は、積効率が生じないというこ
とにある。
【００１２】 更に本発明によれば、予備等温圧縮された空気は通常の高圧前圧縮段に案内す
ることができ、該圧縮段を介して、空気密度が規定の目標値に高められる。この
ようにして、高圧縮式の圧縮ユニットを通過した後で高圧縮された空気の温度が
通常５５５℃から３００℃以下にまで減少される。圧縮ユニット内部の高圧縮さ
れた空気の低い温度レベルは特に、圧縮ユニット内に設けられるあらゆる構成要
素、例えばロータの動翼並びにステータの静翼の熱負荷を減少するのに寄与する
ので、冷却手段は完全に又は少なくとも部分的に省略され、これによって設備は
保守が簡単になりかつ安価になる。更に、低い空気温度に基づきロータ及びター
ビンの冷却空気消費量が著しく減少される。これにより、設備の出力密度及び効
率が著しく高められる。
【００１３】 更に、本発明によればガスタービンはタービン上流側で行われる等温圧縮によ
って、ガスタービンから流出する排ガスの予熱利用に関し改善された特性を提供
する、特に、上述のように、等温圧縮の下流側の高圧圧縮段から流出した後の高
圧縮された空気の温度レベルは、従来のガスタービン設備の圧縮機の場合よりも
低くひいてはガスタービンの排ガスがフィードバックされる熱交換器（レキュペ
レータ）と高圧縮された空気との間の伝熱が改善される。
【００１４】 等温圧縮の下流側に高圧縮式の圧縮段を後接続することにより、タービンによ
る運動学的な駆動が必要であり、これによりガスタービンの前述の出力損失が生
ずるが、このエネルギ分は従来の圧縮段による独占的な予備圧縮に比して著しく
減少される。高圧縮式の圧縮段から流出した後の高圧縮された低温の給気によっ
てレキュペレータにおける伝熱が改善され、これにより排ガス放出値の減少に有
利な作用が及ぼされる。
【００１５】 ガスタービンに流入する前の又はガスタービンの上流側に配置された高圧圧縮
段に流入する前の本発明による空気の等温圧縮は、特に有利には勾配区間に沿っ
て重力を利用して行われ、該勾配区間に沿って空気・水混合物は適当に構成され
た流れ通路を介して落下し、この場合、空気は液力式の圧縮の形式で等温圧縮さ
れる。
【００１６】 予備等温圧縮とエネルギを発生する流体流機械、有利にはガスタービンとの本
発明による組合せは、液力式の圧縮のための水を取り出すことのできる特に地形
的に高く設置された水供給源、例えば山岳湖において特に最適に利用される。
【００１７】 このために有利には、上側の流入領域及び下側の流出領域を有する垂直に延び
る流れ通路が設けられており、この場合、流入領域における流れ通路の直径は流
出領域における直径よりも大きく形成されている。流れ通路の流入領域には、水
を噴霧するノズル装置が配置されていて、該ノズル装置は、大量にできるだけ多
数の小さな水滴を発生させる。同様に、流れ通路の流入領域における水噴霧にお
いては、噴霧された水ができるだけ多量の空気量と混合されるようにしなければ
ならない。このようにして形成される空気・水混合物は、重力場により自重に基
づき流れ通路を介して落下する。流れ通路の内部成形形状は、流入領域近くの範
囲が流れ通路の垂直方向の延びに沿ってほぼ一様な横断面積を有するように、形
成されているので、空気流及び落下する滴クラウドの速度は、インパルス伝達に
よってできるだけ迅速に補償される。空気・水混合物がほぼ６ｍ／ｓ乃至１２ｍ
／ｓの所定の落下速度に達した場合には、落下方向で流れ通路の横断面が縮小し
ているので、滴クラウドと空気もしくは水と気泡との相対的な速度差は極めて小
さくなる。
【００１８】 滴クラウドは制動されることなく重力加速によって下向きに加速される。速度
ｖは、次式
【数１】 に従って迅速に増大し、この場合、ｇは重力加速を示しかつｘは下向きの座標で
ある。ｘ0は自由落下行程の始点にほぼ相応する定数である。空気も自由落下に 追従させる場合には、圧縮縦孔の横断面積は容積維持の法則に
【数２】 従わねばならず、この場合Ａ0は落下縦孔始端の横断面積を示しかつＡは任意 の個所の横断面積を示している。
【００１９】 本発明によれば、落下縦孔の横断面は上記式（２）によるよりも多少緩慢に狭
められる。狭窄部の経過は、滴クラウドに対する空気の制動作用に基づき滴クラ
ウドと空気との間で一定のできるだけ小さな相対的な速度差が生ぜしめられるよ
うに、選ばれる。
【００２０】 滴クラウドから空気へのエネルギ伝達の効率ロスは、直接相対的な速度差に対
応する。それ故制動作用は、相対的な速度差が十分小さく維持されるように、即
ち、ｖ・滴マイナスｖ・空気÷ｖ・滴が十分小さく維持されるように、強ければ
よい。この場合、滴制動により空気の等温圧縮が生ぜしめられる。
【００２１】 流れ横断面の縮小によって、水滴間に封入される空気はベルヌーイの定理に従
って、等温圧縮に相当する圧力増大を受ける。更に、等温圧縮された空気・水混
合物は、流れ通路の流出開口を介して流出開口に直接設けられた、圧縮された空
気と水とを分離するコレクティング容器もしくは高圧チャンバ内に達する。分離
プロセスは、水内に進入する滝の領域で生ずる大きな気泡発生と比較可能である
。
【００２２】 流れ通路を介して落下する空気・水混合物のフローダイナミックは、発生する
新雪又は乾雪なだれのダイナミックと比較可能である。乾雪でありひいては多量
の空気を封入する新雪又は乾雪なだれの場合には特に、スロープ状態に応じて４
００ｋｍ/ｈ以上の前進速度を有する。前述の流れ通路及び流れ通路によって得 られる等温圧縮に基づき、特に効率的な圧縮のためにできるだけ多量の空気を含
む空気・水混合物が水・噴霧装置によって生ぜしめられるので、できるだけ多数
の小さな水滴が形成されるか又は水内に同程度の多数の小さな気泡が形成される
。
【００２３】 高圧チャンバ内で予備等温圧縮された空気は、空気の圧縮率が十分高い場合に
、適当な流出通路を介して流体流機械に直接連結される。他の場合には流出通路
は、空気を所望の値に予備圧縮する高圧前圧縮段に連結される。
【００２４】 前述のケースでは、特に地形、例えば山岳湖の自然の勾配が利用され、これに
よって、流体流機械の出力を減少することなしに供給源が維持される。
【００２５】 更に、地形によって与えられる自然の勾配区間が存在しない場所でも等温圧縮
の利点を利用するために、空気・水混合物は前述の流れ通路内に回転機械を用い
て又は高圧噴射装置を用いて高速の流れ速度で導入可能であるので、基本的に地
形的な条件とは無関係に流れ通路によって等温圧縮を達成できる。しかしながら
このような解決手段は、ガスタービン作動時の全効率において一緒に考慮されね
ばならない付加的なエネルギ投入を必要とする。
【００２６】 更に、前述の等温圧縮を利用してガスタービンのネット・出力をファクタ２以
上だけ向上できることが明らかとなった。
【００２７】 発明の実施の形態 等温圧縮を基礎とする原理は第１図から明らかである。上側の水貯蔵部１は流
れ通路２に接続されていて、該流れ通路内には、図示の実施例では、それぞれ連
続する２つのウォータポケット３，３′の間にエアーポケット４，４′が設けら
れている。エアーポケットは、重力場において重力加速度ｇにさらされかつ垂直
に配置された流れ通路２内で下向きに移動する。水の重量によって、密封された
エアーポケットの等温圧縮が生ぜしめられる。この場合、エアーポケットは圧縮
されて、流れ通路の下側領域に設けられた高圧チャンバ５内に達する。図示の実
施例では、重力加速度ｇによって加速された水は、水を鎮静するコレクティング
容器６内に達する。理論的な及び実地の実験により、所定の空気容積ができるだ
け多くの水表面に接触する場合に、等温圧縮の作用が向上することが明らかとな
った。このことは、流れ通路内に導入される水ができるだけ小さな小滴で噴霧さ
れ、このようにして微細に配分された空気・水混合物が生じることを、前提とす
る。流れ通路２を貫流する空気・水混合物によって、高圧チャンバ５内で著しい
圧力増大が生ぜしめられる。高圧チャンバ５は、予備等温圧縮された空気を目的
通り排出しかつ例えば、ガスタービンの上流側に配置された燃焼室に直接供給す
る流出通路７を有している。
【００２８】 第２図では、高く設置された水貯蔵部１の位置エネルギを利用する、空気・水
混合物を等温圧縮するための有利な実施例が図示されている。第２図の横断面図
では、上側の水貯蔵部１の水を空気を添加して微細の水滴で噴霧する水噴霧装置
８が図示されている。流れ通路２の流入部で形成される空気・水混合物は、重力
場にさらされかつまず自由落下で流れ通路２内を垂直方向で下向きに落下する。
流れ通路２は落下深さが増大するにつれて、滴クラウドと空気との間の相対的な
速度差が十分小さくしかもほぼ一定に維持されるように、先細に形成されている
。流れ通路の流出開口は、水を圧縮空気から分離する高圧チャンバ５に連結され
ている。圧縮空気は、高圧チャンバ５から流出通路７を介して排出されかつガス
タービンの高圧圧縮段に供給される。高圧チャンバ５内に集められた水は、下側
の流出通路９を介して高圧チャンバ５から排出され、この場合、下側の流出通路
９内に設けられている水力タービン１０、有利にはペルトン・タービンが駆動さ
れる。
【００２９】 予備等温圧縮された空気を供給されるガスタービンの出力密度に応じて、流れ
通路の内部成形形状並びに落下区間を適当に設計することができる。現在公知の
パワフルなガスタービンの場合には、３０ｍ乃至１００ｍの流れ通路の基準的な
落下高さが規定されている。下流側の断熱式圧縮機を装備しない設備においては
、比較的大きな落下高さが規定されている。空気・水混合物形成の場合には、効
率的な作動のために、ｋｇ空気当りほぼ０．１ｍ3乃至０，５ｍ3の水が微細の水
滴で噴霧される。多量の水が噴霧されるほど、流れ通路内部の落下区間を低く形
成できる。流れ通路の上側の流入領域の直径に関する基準的な値は、ガスタービ
ンに関連してほぼ２ｍ乃至７ｍである。これに対して流れ通路の流出領域の下側
の基準的な直径は０．７ｍ乃至２ｍである。
【００３０】 第３図では、等温圧縮のための別の模範的な実施例が図示されている。水噴霧
装置８によって形成される、ホッパ状に構成された流れ通路２を介して落下する
空気・水混合物は、等温圧縮された形状で高圧チャンバ５内に達し、該高圧チャ
ンバ５内では空気が水から分離される。対応する流出通路７の上で圧縮された空
気は外部に排出される。高圧チャンバ５を貫流する水量は、上向きに上昇する後
続の通路１１を介して上側のコレクティング容器６内に案内される。このように
して、水の運動エネルギが少なくとも部分的に位置エネルギに変換される。上側
のコレクティング容器６内には戻しポンプ１２が設けられていて、該戻しポンプ
を用いて、コレクティング容器６内を占める水が上側の水貯蔵部１内に戻される
。この配置形式によって、地形的に不利な場所でも熱的な圧縮を実施でき、この
場合地面内に流れ通路２のみが設けられればよい。
【００３１】 上述の形式で等温圧縮された空気は、異なる形式で流体流機械に供給すること
ができる。
【００３２】 第４図では、エネルギ発生のために流体流機械（fluid-flow machine）を作動
するための別の実施例を図示している。
【００３３】 第４ａ図では、予備等温圧縮された空気は等温圧縮機１３から直接ガスタービ
ン１５の燃焼室１４に供給される。効率を向上するために、ガスタービン１５の
排ガス１７の廃熱を予備等温圧縮された空気に供給するレキュペレータ１６が設
けられている。電気的なエネルギを発生するために、軸を介してガスタービン１
５に連結されているジェネレータ１８が設けられている。
【００３４】 第４ｂ図では、等温圧縮機１３は高圧圧縮段１９に連結されていて、該高圧圧
縮段は、予備等温圧縮された空気を高い圧縮度に引き続き圧縮する。高圧圧縮段
１９の下流側には、燃焼室１４，タービン１５並びに公知のジェネレータ１８が
設けられている。
【００３５】 第４ｃ図の変化実施例では、等温圧縮機１３は高圧圧縮段１９に連結されてい
て、該高圧圧縮段の高圧縮された給気は、高圧タービン２１を駆動する高圧燃焼
室２０に供給される。第２段において高圧タービン２１の下流側に低圧燃焼室２
２が連結されていて、該低圧燃焼室の加熱ガスは低圧タービン２３に導入される
。装置全体は、軸を介して電気的なエネルギを発生させるジェネレータを駆動す
る。
【００３６】 第４ｂ図及び第４ｃ図の実施例の場合には、ガスタービンは運動学的に前圧縮
段を駆動し、これによりガスタービンの公称出力の所定部分が失われるが、本発
明による予備等温圧縮により圧縮のために消費されるエネルギの主要部分を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 等温圧縮を説明するためのバブルコンプレッサの原理図。
【図２】 流れ通路を有する熱力学的な圧縮のための配置形式を示す図。
【図３】 水を付加的に部分フィードバックする、第２図に相応する配置形式を示す図。
【図４】 ａ，ｂ，ｃはそれぞれ、等温圧縮で作動可能な流体流機械の変化配置形式を示
す図。
【符号の説明】 １ 上側の水貯蔵部、 ２ 流れ通路、 ３，３′ ウォータポケット、 ４
，４′ エアーポケット、 ５ 高圧チャンバ、 ６ コレクティング容器、
７ 流出通路、 ８ 水噴霧装置、 ９ 下側の流出通路、 １０ 水力タービ
ン、 １１ 通路、 １２ 戻しポンプ、 １３ 等温圧縮機、 １４ 燃焼室
、 １５ ガスタービン、 １６ レキュペレータ／熱交換器、１７ ガスター
ビンの排ガス、１８ ジェネレータ、 １９ 高圧・前圧縮機、 ２０ 高圧燃
焼室、 ２１ 高圧タービン、 ２２ 低圧燃焼室、 ２３ 低圧タービン。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２２日（２０００．２．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年２月２２日（２０００．２．２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 流体流機械を用いて電気的なエネルギを発生するための装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、電気的なエネルギを発生する
ための装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】 第３図では、等温圧縮のための別の模範的な実施例が図示されている。水噴霧
装置８によって形成される、ホッパ状に構成された流れ通路２を介して落下する
空気・水混合物は、等温圧縮された形状で高圧チャンバ５内に達し、該高圧チャ
ンバ５内では空気が水から分離される。対応する流出通路７の上側で圧縮された
空気は外部に排出される。高圧チャンバ５を貫流する水量は、上向きに上昇する
後続の通路１１を介して上側のコレクティング容器６内に案内される。このよう
にして、水の運動エネルギが少なくとも部分的に位置エネルギに変換される。上
側のコレクティング容器６内には戻しポンプ１２が設けられていて、該戻しポン
プを用いて、コレクティング容器６内を占める水が上側の水貯蔵部１内に戻され
る。前記配置形式によって、地形的に不利な場所でも熱的な圧縮を実施でき、こ
の場合地面内に流れ通路２のみが設けられればよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】 第４ｂ図及び第４ｃ図の実施例の場合には、ガスタービンは運動学的に前圧縮
段を駆動し、これによりガスタービンの公称出力の所定部分が失われるが、本発
明による予備等温圧縮により圧縮のために消費されるエネルギの主要部分を得る
ことができる。 更に、水及び空気を種々の形式で流れ通路を介して案内することができる。高
く設置された水貯蔵部の位置エネルギを利用できる地形的に適した個所では、水
及び空気は重力によるだけで落下する。別の適用ケースでは、駆動可能な回転ユ
ニットによって空気を加速して流れ通路内に導入することができる。これとは異
なって、流れ通路の流入領域において適当な手段を用いて水から高圧液体噴流を
得ることができ、該高圧液体噴流は空気と混合されて水・空気混合物を形成する
。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，Ａ Ｔ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ， ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，Ｔ Ｒ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流体流機械を用いてエネルギを発生するための装置であって
    、流体流機械を駆動するために圧縮可能な媒体、有利には空気を圧縮する圧縮装
    置が設けられており、前記媒体が、給管システムを介して直接又は燃焼室を間挿
    して流体流機械に供給可能であり、前記燃焼室内で、圧縮された媒体が燃料を添
    加されて点火可能である形式のものにおいて、前記圧縮装置が、媒体を等温圧縮
    する少なくとも１つの圧縮段を有していることを特徴とする、エネルギを発生す
    るための装置。
  2. 【請求項２】 前記圧縮段が、流入領域及び流出領域を備えた流れ通路を有
    していて、流入領域の直径が、流出領域の直径よりも大きく形成されており、流
    出領域が、少なくとも２つの流出通路（７，９）、つまり上側の流出通路及び下
    側の流出通路を有するチャンバ（５）に接続されている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記流入領域に水噴霧装置（８）が設けられていて、該水噴
    霧装置が、圧縮すべき空気を噴霧された水滴と混合して、流れ通路（２）を介し
    て導入可能な水・空気混合物を形成するようになっている、請求項２記載の装置
    。
  4. 【請求項４】 水噴霧装置（８）が、少なくとも１つの噴射ノズルを有して
    いる、請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 流れ通路（２）が、ほぼ一様な直径を有する第１の領域を有
    しており、前記直径が、第２の領域で流出開口に向けて狭められていて、これに
    より噴霧された水滴と空気との相対的な速度差がほぼ一定に維持されるようにな
    っている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 水・空気混合物が、上側の流出通路を介して流体流機械に供
    給される圧縮された空気と水とを分離するチャンバ内に流入するようになってい
    る、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 下側の流出通路内に、エネルギを発生する水力機械が設けら
    れている、請求項２から６までのいずれか１項記載の装置。
  8. 【請求項８】 下側の流出通路が、水の圧力エネルギを位置エネルギに変換
    できしかも上側のコレクティング容器を水で充填するように、上向きに案内され
    ている、請求項２から７までのいずれか１項記載の装置。
  9. 【請求項９】 流れ通路（２）が、水・空気混合物を重力により落下せしめ
    る勾配を有している、請求項２から８までのいずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】 流れ通路（２）の流入領域に、圧縮可能な媒体を加速して
    流れ通路を介して導入せしめる駆動可能な回転ユニットが設けられている、請求
    項２から９までのいずれか１項記載の装置。
  11. 【請求項１１】 流れ通路（２）の流入領域に、高圧液体噴射装置が設けら
    れていて、該高圧液体噴射装置の流出噴流が、空気と混合されて流れ通路を内に
    導入可能な水・空気混合物を形成するようになっている、請求項２から８までの
    いずれか１項記載の装置。
  12. 【請求項１２】 装置が、勾配区間を有する高く設置された水供給源の位置
    エネルギを利用できる地形的に適した個所で使用され、前記勾配区間に沿って流
    れ通路が延びている、請求項２から９までのいずれか１項記載の装置。
  13. 【請求項１３】 流体流機械がガスタービンである、請求項１から１１まで
    のいずれか１項記載の装置。
  14. 【請求項１４】 等温圧縮された空気が、燃焼室に連結されている高圧縮式
    の前圧縮機に供給可能であり、前記燃焼室から、燃焼室内で生ずる加熱ガスがガ
    スタービンに供給可能である、請求項１３記載の装置。
  15. 【請求項１５】 等温圧縮された空気が、直接燃焼室に供給可能である、請
    求項１３記載の装置。
  16. 【請求項１６】 等温圧縮された空気が燃焼室内に流入する前に、ガスター
    ビンの排ガスの廃熱により給熱される熱交換器に熱的に連結されている、請求項
    １５記載の装置。
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