JP2002221089A - ガスタービン・コージェネレーションシステム - Google Patents

ガスタービン・コージェネレーションシステム

Info

Publication number
JP2002221089A
JP2002221089A JP2001018286A JP2001018286A JP2002221089A JP 2002221089 A JP2002221089 A JP 2002221089A JP 2001018286 A JP2001018286 A JP 2001018286A JP 2001018286 A JP2001018286 A JP 2001018286A JP 2002221089 A JP2002221089 A JP 2002221089A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
regenerator
gas
gas turbine
temperature chamber
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
Application number
JP2001018286A
Other languages
English (en)
Inventor
Sumio Yagyu
寿美夫 柳生
Tomoyuki Morikawa
知之 森川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP2001018286A priority Critical patent/JP2002221089A/ja
Publication of JP2002221089A publication Critical patent/JP2002221089A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電効率が高く、かつ、多様な熱需要に広く
対応できるガスタービン・コージェネレーションシステ
ムを提供する。 【解決手段】 所定位相差で連動する複数ピストンP
1,P2の動作により作動ガスGの吐出吸入を繰り返す
高温室Hと中温室Mと低温室Cを設け、高温室Hと中温
室Mとを連通させる高温側連通路18、及び、中温室M
と低温室Cとを連通させる低温側連通路19の夫々に熱
再生器20,21を介装するとともに、高温室Hに高温
熱を付与する加熱器25と、中温室Mから放熱させる放
熱器22,23と、低温室Cに熱を取り入れる吸熱器2
4を設け、加熱器25を、ガスータービン発電システム
におけるタービン排ガスEと高温室Hへの吸入作動ガス
Gとの熱交換により高温室Hに熱付与する構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コージェネレーシ
ョンシステム(熱電併給システム)に関し、詳しくは、
ガスタービン駆動の発電システムに対しヒートポンプ装
置を組み合わせたガスタービン・コージェネレーション
システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上記の如きガスタービン・コージ
ェネレーションシステムとしては、図7に示す如く、発
電機9を軸連結したガスタービン1に対し、ターボ冷凍
機などの動力入力型のヒートポンプ装置10′を軸連結
したシステムがある。
【0003】また、図8に示す如く、発電機9をガスタ
ービン1に軸連結するのに対し、ヒートポンプ装置とし
てガスタービン1の排ガスEを駆動熱源とする吸収式冷
凍機10″を設けたシステムもある。
【0004】なお、図7,図8の夫々において、2はガ
スタービン1に軸連結した圧縮機であり、この圧縮機2
によりガスタービン1の燃焼器5に対して燃焼用空気A
を加圧供給する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、動力入力型の
ヒートポンプ装置10′をガスタービン1に軸連結する
前者のシステムでは、ガスタービン1の発生動力のうち
のかなりの部分がヒートポンプ装置10′の駆動に費や
されて、その分、発電機駆動に供するタービン動力が減
少する為、発電効率の低いコージェネレーションシステ
ムとなる問題があった。
【0006】一方、タービン排ガスEを熱源として吸収
式冷凍機10″を駆動する後者のシステムでは、前者の
システムに比べ高い発電効率を得られるものの、冷媒蒸
発に伴う気化熱奪取により冷熱発生する吸収式冷凍機1
0″の作動原理上、極限られた温度範囲の冷熱しか発生
できず、また、発生冷熱の温度を状況に応じて自由に変
更するといったことも難しく、この点、多様な熱需要に
対する対応性が低いコージェネレーションシステムとな
る問題があった。
【0007】これらの実情に鑑み、本発明の主たる課題
は、合理的なシステム構成により、高い発電効率を得な
がら多様な熱需要に対しても幅広く対応できるコージェ
ネレーションシステムを提供する点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】〔1〕請求項1に係る発
明の特徴は、ガスタービン駆動の発電システムに対しヒ
ートポンプ装置を組み合わせたガスタービン・コージェ
ネレーションシステムを構築するのに、前記ヒートポン
プ装置の装置構成として、所定位相差で連動する複数ピ
ストンの動作により所定の位相差関係で作動ガスの吐出
吸入を繰り返す高温室と中温室と低温室とを設け、前記
高温室と前記中温室とを連通させる高温側連通路、及
び、前記中温室と前記低温室とを連通させる低温側連通
路を設け、これら高温側及び低温側連通路の夫々に熱再
生器を介装するとともに、前記高温室に高温熱を付与す
る加熱器と、前記中温室から放熱させる放熱器と、前記
低温室に熱を取り入れる吸熱器とを設け、前記加熱器
を、前記ガスタービンの排ガスと前記高温室への吸入作
動ガスとの熱交換により前記高温室に熱付与する構成に
してある点にある。
【0009】つまり、この構成において複数ピストンの
所定位相差として適当な位相差を選定すれば、その位相
差でのピストン動作で高温室、中温室、低温室の夫々に
作動ガスの吐出吸入を繰り返させることにより、高温室
と中温室との間、及び、中温室と低温室との間の夫々
で、高温側及び低温側の連通路を通じ作動ガスを反復し
て行き来させ、そして、上記加熱器、放熱器、及び、高
温側連通路に介装した熱再生器夫々の機能下における高
温室と中温室との間での作動ガスの行き来により、スタ
ーリングサイクル的なエンジンサイクル(すなわち、加
熱器による熱入力で動作して対応ピストンに対し動力発
生するとともに放熱器から排熱放出する外燃式的なエン
ジンサイクル)を生じさせることができる。
【0010】また、このエンジンサイクルに併行させ
て、上記吸熱器、放熱器、及び、低温側連通路に介装し
た熱再生器夫々の機能下における中温室と低温室との間
での作動ガスの行き来により、逆スターリングサイクル
的なヒートポンプサイクル(すなわち、上記エンジンサ
イクルによりピストン連動系に付与される動力で動作し
て吸熱器から吸熱するとともに放熱器から温熱放出する
ガス作動式のヒートポンプサイクル)を生じさせること
ができる。
【0011】このことから、加熱器を上記の如くガスタ
ービンの排ガスと高温室への吸入作動ガスとの熱交換に
より高温室に熱付与する構成にすることにより、ガスタ
ービンの排ガスを駆動熱源として吸熱器で冷熱を発生す
るとともに放熱器で温熱を発生するタービン排熱駆動型
のヒートポンプ装置にすることができ、全体としては、
ガスタービンの発生動力による発電機駆動で電力を得る
ことに併せ、そのガスタービンの排ガスを利用して冷熱
及び温熱を得ることができるガスタービン・コージェネ
レーションシステムにすることができる。
【0012】そして、このようにガスタービンの排ガス
を駆動熱源にして冷熱及び温熱を発生させることによ
り、ガスタービンの発生動力をヒートポンプ装置の駆動
に費やすことを回避できて、コージェネレーションシス
テムとしての発電効率を高めることができ、また、上記
の如き逆スターリングサイクル的なヒートポンプサイク
ルであれば、冷媒の相変化を用いるものでないことか
ら、吸収式冷凍機では得ることができない極低温を容易
に得ることができるとともに、複数ピストンの位相差調
整などにより発生冷熱の温度や発生温熱の温度も広い範
囲にわたって容易に変更することができ、これらのこと
から、先述した従来システムに比べ、高い発電効率を得
ながら多様な熱需要に対しても幅広く対応できる極めて
優れたガスタービン・コージェネレーションシステムに
することができる。
【0013】〔2〕請求項2に係る発明は、請求項1に
係る発明を実施するのに好適な実施形態を特定するもの
であり、その特徴は、前記ガスタービンに供給する燃焼
用空気を前記ガスタービンの排ガスと熱交換させて予熱
する再生器を設け、前記ガスタービンの排ガスを前記再
生器に送る上流側排ガス路に前記加熱器を介装してある
点にある。
【0014】つまり、この構成によれば、上記再生器に
よりガスタービンの排ガスを用いてガスタービンへの送
給燃焼用空気を予熱することで、ガスタービンの燃料消
費量を節減することができ、そのことでタービン効率を
高めることができる。
【0015】そしてまた、前記の如きスターリングサイ
クル的なエンジンサイクルと逆スターリングサイクル的
なヒートポンプサイクルとの併行サイクル(代表的には
ヴィルミエサイクル)は、一般に加熱器による高温室へ
の付与熱が高温であるほど、その効率を効果的に高める
ことができるのに対し、上記の如く加熱器をガスタービ
ンから再生器へタービン排ガスを導く上流側排ガス路に
介装することにより、再生器での空気予熱で降温する以
前のタービン排ガスを用いて極力高温の熱を高温室に付
与することができて、そのことで上記併行サイクルの効
率を効果的に高める(換言すれば、ガスエンジンなどに
比べガスタービンの排ガス温度が高温であることを有効
利用して上記併行サイクルの効率を効果的に高める)こ
とができ、これらのことにより、効率面で一層優れたガ
スタービン・コージェネレーションシステムにすること
ができる。
【0016】〔3〕請求項3に係る発明は、請求項2に
係る発明を実施するのに好適な実施形態を特定するもの
であり、その特徴は、前記ガスタービンの排ガスを前記
加熱器を迂回させて前記再生器に送るヒートポンプバイ
パス路を設けるとともに、前記加熱器を通じて前記再生
器に送るタービン排ガスと前記ヒートポンプバイパス路
を通じて前記再生器に送るタービン排ガスとの流量比を
調整するヒートポンプバイパス調整弁を設けてある点に
ある。
【0017】つまり、この構成によれば、ガスタービン
の排ガスのうち加熱器を通じて再生器に送る排ガスの流
量を増大させる側に上記ヒートポンプバイパス調整弁を
操作することにより、高温室への付与熱量を増大させて
前記の併行サイクルによる冷温熱の発生量を増大させる
ことができ、また逆に、ヒートポンプバイパス路を通じ
加熱器を迂回させて再生器に送る排ガスの流量を増大さ
せる側にヒートポンプバイパス調整弁を操作することに
より、高温室への付与熱量を減少させて前記の併行サイ
クルによる冷温熱の発生量を減少させることができる。
【0018】したがって、このヒートポンプバイパス調
整弁の操作によりコージェネレーションシステムとして
の熱電出力比を適宜調整することができ、これにより、
負荷対応性の面で一層優れたガスタービン・コージェネ
レーションシステムにすることができる。
【0019】〔4〕請求項4に係る発明は、請求項1に
係る発明を実施するのに好適な実施形態を特定するもの
であり、その特徴は、前記ガスタービンに供給する燃焼
用空気を前記ガスタービンの排ガスと熱交換させて予熱
する再生器、及び、この再生器を通過したタービン排ガ
スの保有熱を回収する排熱回収装置を設けるとともに、
前記ガスタービンの排ガスを前記再生器を迂回させて前
記排熱回収装置に送る再生器バイパス路、及び、前記再
生器を通じて前記排熱回収装置に送るタービン排ガスと
前記再生器バイパス路を通じて前記排熱回収装置に送る
タービン排ガスとの流量比を調整する再生器バイパス調
整弁を設け、前記加熱器を前記再生器バイパス路に介装
してある点にある。
【0020】つまり、この構成によれば、ガスタービン
の排ガスのうち、加熱器を介装した再生器バイパス路を
通じて排熱回収装置に送る排ガスの流量を増大させる側
に上記再生器バイパス調整弁を操作することにより、高
温室への付与熱量を増大させて前記の併行サイクルによ
る冷温熱の発生量を増大させることができ、また逆に、
加熱器を迂回させる状態で再生器を通じて排熱回収装置
に送る排ガスの流量を増大させる側に再生器バイパス調
整弁を操作することにより、高温室への付与熱量を減少
させて前記の併行サイクルによる冷温熱の発生量を減少
させることができる。
【0021】したがって、この再生器バイパス調整弁の
操作によりコージェネレーションシステムとしての熱電
出力比を適宜調整することができ、これにより、負荷対
応性の面で一層優れたガスタービン・コージェネレーシ
ョンシステムにすることができる。
【0022】そしてまた、前記の併行サイクルは一般に
加熱器による高温室への付与熱が高温であるほど、その
効率を効果的に高めることができるのに対し、上記の如
く加熱器をガスタービンから排熱回収装置へタービン排
ガスを導く排ガス路で再生器と並列に配置することによ
り、再生器での空気予熱で降温する以前のタービン排ガ
スを用いて極力高温の熱を高温室に付与することができ
て、そのことで上記併行サイクルの効率を効果的に高め
ることができ、これにより、再生器による燃料消費量の
節減効果と相俟って、効率面でも一層優れたガスタービ
ン・コージェネレーションシステムにすることができ
る。
【0023】
【発明の実施の形態】図1はガスタービン・コージェネ
レーションシステムを示し、1はガスタービン、2はガ
スタービン1の出力軸1aに連結した圧縮機であり、こ
の圧縮機2により吸気路3から燃焼用空気Aを吸入し
て、その吸入した燃焼用空気Aを送気路4を通じガスタ
ービン1の燃焼器5に加圧供給し、この燃焼器5で燃料
路6からの供給燃料Fを燃焼させることによりガスター
ビン1の運転を継続する。
【0024】また、7は排ガス路8へ送出されたガスタ
ービン1の排ガスEと送気路4の燃焼用空気Aとを熱交
換させて燃焼用空気Aを予熱する再生器であり、この再
生器7による空気予熱により、所要のタービン作動温度
を得るのに要する燃料量を低減してガスタービン1の燃
料消費量を節減する。
【0025】9は圧縮機2とともにガスタービン1の出
力軸1aに連結した発電機であり、ガスタービン1の発
生動力により発電機9を駆動することでコージェネレー
ションシステムとしての電力出力を得る。
【0026】一方、コージェネレーションシステムとし
ての熱出力については、タービン排ガスEを導く排ガス
路8のうち再生器7よりも上流側の排ガス路8aに、タ
ービン排熱駆動型のヒートポンプ装置10を介装し、こ
のヒートポンプ装置10により冷暖房用途などに供する
冷熱及び温熱を得るとともに、再生器7よりも下流側の
排ガス路8bに、給湯に用いる排熱回収ボイラなどの適
当な排熱回収装置11を介装し、この排熱回収装置11
によりタービン排ガスEの残存保有熱を回収する。
【0027】上記ヒートポンプ装置10は、図2に示す
如く、高温側ディスプレーサピストンP1を内装した高
温側シリンダ12と、低温側ディスプレーサピストンP
2を内装した低温側シリンダ13とを有し、両シリンダ
12,13はそれらのシリンダ軸芯が直交する状態に配
置し、このシリンダ配置において、両ディスプレーサピ
ストンP1,P2を共通の回転軸14における同一のク
ランク部14aにコネクションロッド15,16を介し
て連結することで、図中の矢印に示す回転方向において
両ディスプレーサピストンP1,P2を、低温側ディス
プレーサピストンP2が高温側ディスプレーサピストン
P1よりも90°だけ進相する状態で連動動作させるよ
うにしてある。
【0028】両シリンダ12,13のボトム室12b,
13bどうしは結合路17により連通させて、この連通
状態の両ボトム室12b,13bを中温室Mにし、これ
に対し、高温側シリンダ12のヘッド室12aを高温室
Hとして、この高温室Hと中温室Mとを高温側シリンダ
12の外周部における環状の高温側連通路18により連
通させるとともに、低温側シリンダ13のヘッド室13
aを低温室Cとして、この低温室C中温室Mとを低温側
シリンダ13の外周部における環状の低温側連通路19
により連通させてある。
【0029】そして、これら高温室H、中温室M、低温
室C、並びに、高温側及び低温側の連通路18,19に
より形成される一連の密閉空間を作動ガス空間として、
この作動ガス空間に作動ガスG(水素ガスやヘリウムガ
スなどの適当な非凝縮性ガス)を充填してある。
【0030】高温側及び低温側の連通路18,19には
夫々、金属線材の充填層等で構成した蓄熱機能を有する
通気性の熱再生器20,21を介装するとともに、加熱
対象熱媒Lhと通過作動ガスGとを熱交換させて中温室
Mから加熱対象熱媒Lhに放熱させる温熱出力用の環状
放熱器22,23を、各熱再生器20,21よりも中温
室Mの側に位置させて介装し、さらに、低温側連通路1
9には、冷却対象熱媒Lcと通過作動ガスGとの熱交換
させて冷却対象熱媒Lcから低温室Cに熱を取り入れる
冷熱出力用の環状吸熱器24を介装してある。
【0031】また、高温側連通路18のうち熱再生器2
0よりも高温室H側の部分は、高温室Hと熱再生器20
とにわたる多数のU字状伝熱管pを環状に並列配置した
伝熱管群25で形成し、そして、この伝熱管群25を囲
う容器状体26に、その内部へガスタービン1からの排
ガスEを導入する排ガス導入口26aと、内部へ導入し
たタービン排ガスEを下流の再生器7へ導出する排ガス
導入口26bとを形成し、これにより、この伝熱管群2
5を、各伝熱管pを通じて高温室Hへ吸入する作動ガス
Gとタービン排ガスEとの熱交換により高温室Hに高温
熱を付与する加熱器にしてある。
【0032】つまり、このヒートポンプ装置10では、
前述の如く低温側ディスプレーサピストンP2が高温側
ディスプレーサピストンP1よりも90°だけ進相する
状態での両ディスプレーサピストンP1,P2の連動動
作をもって、高温室H、中温室M、低温室Cの夫々に作
動ガスGの吐出吸入を所定の位相差関係で繰り返させる
ことにより、高温室Hと中温室Mとの間、及び、中温室
Mと低温室Cとの間の夫々で高温側及び低温側の連通路
18,19を通じ作動ガスGを反復して行き来させ、そ
して、上記加熱器25、両放熱器22,23、高温側の
熱再生器20夫々の機能下における高温室Hと中温室M
との間での作動ガスGの行き来により、理想的には図3
における上側の閉曲線a−b−c−dで示されるような
スターリングサイクル的なエンジンサイクルX(すなわ
ち、タービン排ガスEを駆動熱源として動力発生するエ
ンジンサイクル)を生じさせる。
【0033】また、このエンジンサイクルXに併行し
て、吸熱器24、両放熱器22,23、低温側の熱再生
器21夫々の機能下における中温室Mと低温室Cとの間
での作動ガスGの行き来により、理想的には図3におけ
る下側の閉曲線a′−b−c′−d′で示されるような
逆スターリングサイクル的なヒートポンプサイクルY
(すなわち、上記エンジンサイクルXによる発生動力で
動作するヒートポンプサイクル)を生じさせ、これによ
り、ガスタービン1の排ガスEを駆動熱源として、吸熱
器24において冷却対象熱媒Lcに対し冷熱出力させる
とともに、両放熱器22,23において加熱対象熱媒L
hに対し温熱出力させる。
【0034】なお、図3のT―S線図において、Thは
高温室Cの平均温度、Tmは中温室Mの平均温度、Tc
は低温室Cの平均温度を示す。また、図3に示す併行サ
イクルZ(上側のエンジンサイクルXと下側のヒートポ
ンプサイクルYとの併行サイクル)は理論ヴィルミエサ
イクルであり、実際の装置運転の場合、上下の各閉曲線
a−b−c−d,a′−b−c′−d′は楕円に近い形
になる。
【0035】図1において、27はヒートポンプ装置1
0の加熱器25を通過したタービン排ガスE(詳しく
は、容器状体26の内部を通過したタービン排ガス)を
再生器7を迂回させて排熱回収装置11に送る再生器バ
イパス路、28,29は再生器7を通じて排熱回収装置
11に送るタービン排ガスEと再生器バイパス路27を
通じて排熱回収装置11に送るタービン排ガスEとの流
量比を調整する再生器バイパス調整弁であり、この流量
比調整により排熱回収装置11での回収熱量を変更する
ことで、コージェネレーションシステムとしての熱電出
力比を負荷状況に応じて変更する。
【0036】〔別実施形態〕次に別実施形態を列記す
る。
【0037】上述の実施形態では、ガスタービン1の排
ガスEを再生器7に送る上流側排ガス路8aにヒートポ
ンプ装置10の加熱器25を介装する例を示したが、前
記の如き併行サイクル・ヒートポンプ装置10の加熱器
25を、ガスタービン1からの排ガス路8において具体
的にどの部分に介装するかは、種々の構成変更が可能で
あり、例えば図4に示す如く、再生器バイパス路27に
前記併行サイクル・ヒートポンプ装置10の加熱器25
を介装するシステム構成にしてもよく、また場合によっ
ては、再生器7を装備しないシステム構成において、ガ
スタービン1からの排ガス路8に併行サイクル・ヒート
ポンプ装置10の加熱器25を介装するようにしてもよ
い。
【0038】図5に示す如く、ガスタービン1の排ガス
Eを再生器7に送る上流側排ガス路8aに併行サイクル
・ヒートポンプ装置10の加熱器25を介装する構成に
おいて、タービン排ガスEを加熱器25を迂回させて再
生器7に送るヒートポンプバイパス路30を設けるとと
もに、加熱器25を通じて再生器7に送るタービン排ガ
スEとヒートポンプバイパス路30を通じて再生器7に
送るタービン排ガスEとの流量比を調整するヒートポン
プバイパス調整弁31,32を設け、このヒートポンプ
バイパス調整弁31,32による流量比調整によりヒー
トポンプ装置10の冷温熱発生量を変更することで、コ
ージェネレーションシステムとしての熱電出力比を負荷
状況に応じ変更するようにしてもよい。
【0039】タービン排ガスEを熱源として駆動する併
行サイクル・ヒートポンプ装置11の具体的構造は、前
述の実施形態で示した構造に限られるものではなく、ス
ターリングサイクル的なエンジンサイクルと逆スターリ
ングサイクル的なヒートポンプサイクルとを併行実施で
きる構造であれば種々の構造を採用でき、例えば、図6
に示す如く、所定の位相差で連動動作させる3つのピス
トンPh,Pm,Pcを設けるとともに、これらピスト
ンPh,Pm,Pcを各別に収納する3つのシリンダ3
3,34,35を設け、これらシリンダ33,34,3
5において個々に形成される3つのシリンダ室33a,
34a,35aを高温室Hと中温室Mと低温室Cとにす
る構造を採るなどしてもよい。
【0040】また、そのヒートポンプ装置11で実行さ
せる併行サイクルZもヴィルミエサイクルに限定される
ものではなく、スターリングサイクル的なエンジンサイ
クルと逆スターリングサイクル的なヒートポンプサイク
ルとの併行サイクルであれば、ヴィルミエサイクル以外
のサイクルであってもよい。
【0041】本発明の実施において用いるガスタービン
は、再生器を設けない単純サイクルのガスタービン、再
生器を設ける再生サイクルのガスタービン、タービンの
中間段階において再燃焼や再加熱を行なう再熱サイクル
のガスタービンを初め、どのような方式・構造のガスタ
ービンであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガスタービン・コージェネレーションシステム
の構成図
【図2】併行システム・ヒートポンプ装置の縦断面図
【図3】併行サイクルを示すT−S線図
【図4】別実施形態を示すシステム構成図
【図5】他の別実施形態を示すシステム構成図
【図6】他の別実施形態を示すヒートポンプ装置の構造
【図7】従来システムのシステム構成図
【図8】他の従来システムのシステム構成図
【符号の説明】
1 ガスタービン 7 再生器 8a 上流側排ガス路 9 発電機 10 ヒートポンプ装置 11 排熱回収装置 18 高温側連通路 19 低温側連通路 20,21 熱再生器 22,23 放熱器 24 吸熱器 25 加熱器 27 再生器バイパス路 28,29 再生器バイパス調整弁 30 ヒートポンプバイパス路 31,32 ヒートポンプバイパス調整弁 H 高温室 M 中温室 C 低温室 A 燃焼用空気 E タービン排ガス G 作動ガス P1,P2 ピストン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02C 7/08 F02C 7/08 B F02G 5/04 F02G 5/04 S F25B 9/14 510 F25B 9/14 510A 27/02 27/02 F L

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービン駆動の発電システムに対し
    ヒートポンプ装置を組み合わせたガスタービン・コージ
    ェネレーションシステムであって、 前記ヒートポンプ装置の装置構成として、 所定位相差で連動する複数ピストンの動作により所定の
    位相差関係で作動ガスの吐出吸入を繰り返す高温室と中
    温室と低温室とを設け、 前記高温室と前記中温室とを連通させる高温側連通路、
    及び、前記中温室と前記低温室とを連通させる低温側連
    通路を設け、 これら高温側及び低温側連通路の夫々に熱再生器を介装
    するとともに、 前記高温室に高温熱を付与する加熱器と、前記中温室か
    ら放熱させる放熱器と、前記低温室に熱を取り入れる吸
    熱器とを設け、 前記加熱器を、前記ガスタービンの排ガスと前記高温室
    への吸入作動ガスとの熱交換により前記高温室に熱付与
    する構成にしてあるガスタービン・コージェネレーショ
    ンシステム。
  2. 【請求項2】 前記ガスタービンに供給する燃焼用空気
    を前記ガスタービンの排ガスと熱交換させて予熱する再
    生器を設け、 前記ガスタービンの排ガスを前記再生器に送る上流側排
    ガス路に前記加熱器を介装してある請求項1記載のガス
    タービン・コージェネレーションシステム。
  3. 【請求項3】 前記ガスタービンの排ガスを前記加熱器
    を迂回させて前記再生器に送るヒートポンプバイパス路
    を設けるとともに、 前記加熱器を通じて前記再生器に送るタービン排ガスと
    前記ヒートポンプバイパス路を通じて前記再生器に送る
    タービン排ガスとの流量比を調整するヒートポンプバイ
    パス調整弁を設けてある請求項2記載のガスタービン・
    コージェネレーションシステム。
  4. 【請求項4】 前記ガスタービンに供給する燃焼用空気
    を前記ガスタービンの排ガスと熱交換させて予熱する再
    生器、及び、この再生器を通過したタービン排ガスの保
    有熱を回収する排熱回収装置を設けるとともに、 前記ガスタービンの排ガスを前記再生器を迂回させて前
    記排熱回収装置に送る再生器バイパス路、及び、前記再
    生器を通じて前記排熱回収装置に送るタービン排ガスと
    前記再生器バイパス路を通じて前記排熱回収装置に送る
    タービン排ガスとの流量比を調整する再生器バイパス調
    整弁を設け、 前記加熱器を前記再生器バイパス路に介装してある請求
    項1記載のガスタービン・コージェネレーションシステ
    ム。
JP2001018286A 2001-01-26 2001-01-26 ガスタービン・コージェネレーションシステム Pending JP2002221089A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001018286A JP2002221089A (ja) 2001-01-26 2001-01-26 ガスタービン・コージェネレーションシステム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001018286A JP2002221089A (ja) 2001-01-26 2001-01-26 ガスタービン・コージェネレーションシステム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002221089A true JP2002221089A (ja) 2002-08-09

Family

ID=18884333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001018286A Pending JP2002221089A (ja) 2001-01-26 2001-01-26 ガスタービン・コージェネレーションシステム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002221089A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006226655A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Osaka Gas Co Ltd 圧縮式ヒートポンプシステム
CN106440503A (zh) * 2016-04-17 2017-02-22 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108088115A (zh) * 2016-11-24 2018-05-29 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108106040A (zh) * 2016-11-24 2018-06-01 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108151361A (zh) * 2016-11-24 2018-06-12 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108151360A (zh) * 2016-11-24 2018-06-12 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006226655A (ja) * 2005-02-21 2006-08-31 Osaka Gas Co Ltd 圧縮式ヒートポンプシステム
JP4624128B2 (ja) * 2005-02-21 2011-02-02 大阪瓦斯株式会社 圧縮式ヒートポンプシステム
CN106440503A (zh) * 2016-04-17 2017-02-22 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108088115A (zh) * 2016-11-24 2018-05-29 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108106040A (zh) * 2016-11-24 2018-06-01 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108151361A (zh) * 2016-11-24 2018-06-12 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108151360A (zh) * 2016-11-24 2018-06-12 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵
CN108088115B (zh) * 2016-11-24 2019-12-13 李华玉 第一类热驱动压缩式热泵

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110314805A1 (en) Heat engine with regenerator and timed gas exchange
EP2964941B1 (en) A thermodynamic machine
US20220357083A1 (en) Elastocaloric heat recovery in a heat pump / refrigeration system using a pump mechanism
JP4580247B2 (ja) エンジンシステム
US9021800B2 (en) Heat exchanger and associated method employing a stirling engine
EP3008297B1 (en) Arrangement and method for the utilization of waste heat
JP2002221089A (ja) ガスタービン・コージェネレーションシステム
WO2014122515A2 (en) A rankine cycle apparatus
JP2000265853A (ja) 圧縮比と膨張比をそれぞれ独自に選べる熱機関
JP2007154792A (ja) 内燃機関のエネルギ回収装置
CN103174517A (zh) 冷源做功叶轮热气机
GB2396887A (en) Extended cycle reciprocating Stirling engine
JP2000213418A (ja) 低温蒸気利用の熱源システム、及び、それを用いたコ―ジェネレ―ションシステム
KR20060071827A (ko) 엔진실린더, 재생기와 냉각기가 일체형으로 결합된외연열기관
CN104265455A (zh) 冷源做功叶轮热气机
JP2005002976A (ja) 熱気式外燃機関
CN113819671B (zh) 一种基于二氧化碳的发电制冷联合系统
JPWO2019129940A5 (ja)
CN114811994A (zh) 氢燃料联合循环热泵装置
CN118310186A (zh) 直燃型第一类热驱动压缩式热泵
JP2542637B2 (ja) スタ―リングエンジン
JP2002004941A (ja) スターリングサイクル機器
WO2023048667A1 (en) Heat transfer system for stirling engines
CN118310185A (zh) 直燃型第一类热驱动压缩式热泵
CN111306843A (zh) 内燃机型联合循环热泵装置