【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発電所や舶用エンジン等の熱機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電所等で用いられるクローズサイクルでは熱源と冷却源を必要とする熱サイクルが用いられる。しかし、冷却源はほとんど注目されず、主に熱源の温度を高めることにより熱効率を向上させる方法が行われていた。
【０００３】
エンジン等で用いられるオープンサイクルでは燃焼ガスを排気する熱サイクルが用いられ、主に熱源の温度を高めることにより熱効率を向上させる方法が行われていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術は高温の熱源を必要とするため燃料が必要となる。しかし、燃焼ガスによる環境汚染の問題や将来的な燃料不足の問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
熱機関では冷却源の温度を下げることは、熱源の温度を上げることと同じ効果がある。本発明では、冷却源に氷の融解熱を用いて冷却温度を下げることにより、常温を熱源とする熱機関を可能とする。
【０００６】
すなわち本発明によれば、熱源の温度は常温であり太陽熱等により自然に供給されるから燃料は不要になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１にその系統図を示し説明する。
熱源系１の流体（周囲の海水、河川水、あるいは空気等）は、ポンプ（あるいはブロワー）２により蒸発器３に送られ、作動流体を蒸発させる。
この蒸気はタービン４に入り、蒸気の運動量によりタービン軸１２が回転し、それに連結する動力出力１３を生じる。タービンの排気は、氷の融解熱を用いた凝縮器５で凝縮し、再循環ポンプ１０により加圧され、配管系１１を再循環しクローズサイクルが形成される。
氷は、氷スラリーポンプ７により氷供給源６から凝縮器に送られ、凝縮器において氷の大部分は融解し、分離器８で氷スラリーと水に分離され、氷スラリーは再循環し、水は貯水槽９に排水される。
【０００８】
主な設計因子である、作動流体、蒸発器、凝縮器の決め方を説明する。
熱源側は海水とし、冷却側は氷スラリーとする。
作動流体については、アンモニア（ＮＨ３）、フロン２１（Ｒ２１）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）についてそれぞれの使い方をまとめる。
蒸発器は、水平置きのシェルチューブ形熱交換器とし、作動流体の保有量を少なくするために、管外を作動流体、管内を海水とする。この蒸発器の沸騰熱流束と加熱面の温度差の関係を図２に示す。沸騰熱流束は過熱度の約２乗に比例して増加するため、加熱面の温度差が大きくなると、熱流束が放物線状に増加する。この３種類の流体は、アンモニア、プロパン、フロン２１の順に沸騰熱流束が大きいが、それらの相違は比較的小さい。
凝縮器は、同様に水平置きのシェルチューブ形熱交換器とし、氷濃度分布を一様に近くするために管内を氷スラリーとし、管外を作動流体の凝縮流とする。
この凝縮器の凝縮熱流束と冷却面の温度差の関係を図３に示す。凝縮熱流束は温度差にほぼ比例して増加している。この３種類の流体は、アンモニアが他の２種類に比べて凝縮熱流束が約６倍大きい。
伝熱管はアンモニアの場合は平滑管を用い、プロパンおよびフロン２１の場合はフィン管（面積拡大率約１０倍、フィン効率約０．７）を用いると、伝熱管内面の熱流束はほぼ同程度になり、装置も全体的に同程度になる。従って、以下ではアンモニアについてのみ示す。
伝熱面積を大きくしたとき、氷の消費率が減少する関係を図４に示す。図中の伝熱面積率は、熱源温度が２８℃のときのタービン出力１（Ｋｗ）に対する蒸発器と凝縮器の伝熱面積の合計であり、各々約５０％の割合である。伝熱面積率（ｍ２／Ｋｗ ａｔ２８℃）は約４から約１２の範囲が妥当である。発電所向けでは、熱源温度が安定して高くとれるから、資本効率を良くするために伝熱面積率を小さくとる。しかし、舶用エンジン向けでは、海水表面温度が１０℃以上で運転可能とするために、伝熱面積率を大きくとる。このように、伝熱面積率を２種類選んで、熱源温度による冷熱効率（＝タービン出力／氷の融解熱）の変化を図５に示す。
以上により、主な設計因子である、作動流体の選択と、そのときの蒸発器、凝縮器の大きさの決め方を、発電所向けと舶用エンジン向けについて、定量的に示した。
【０００９】
氷の融解後の０℃から約２０℃までの顕熱を冷房に利用することができる。この冷熱量を、熱源温度が２８℃の発電量（冷熱効率０．０７）と比較すると、エネルギー量では約３倍（冷熱の利用効率８０％として、０．８＊２０／（８０＊０．０７）＝２．８）、電気量換算では、約４０％（＝２．８／７、ＣＯＰ＝７として）の増加となる。
【００１０】
太陽熱利用や各種の廃熱利用等により熱源温度を周囲の海水温度より高くすれば冷熱効率が図５に示すように増加する。例えば熱源温度が１０℃増加すれば、冷熱効率は約３％増加し、電気出力では約４０％（＝０．０３／０．０７）の増加となる。
【００１１】
冷房および太陽熱利用等とのコージェネレーションの基本的な一形態についての系統図を、基本的な系統図の図１にコージェネレーションの部分を追加して図６に示す。熱源系の流体１は、太陽熱吸収保温槽１６により周囲の温度より高い輻射平衡温度に保温され、ポンプ２により蒸発器３に送られ、作動流体を蒸発させる。この蒸気はタービン４に入り、蒸気の運動量によりタービン軸１２が回転し、それに連結する動力出力１３を生じる。タービンの排気は、氷の融解熱を用いた凝縮器５で凝縮し液相になる。液相はポンプ１０により加圧され、配管１１を再循環しクローズサイクルが形成される。
氷は、氷スラリーポンプ７により氷供給源６から凝縮器に送られ、凝縮器において氷の大部分は融解し、分離器８で氷スラリーと水に分離され、氷スラリーは再循環する。
水は送水ポンプ１５により冷房負荷系１４へ送水され、約０℃から約２０℃までの顕熱を冷房に利用し、その後貯水槽９に貯水される。この貯水槽の水は海氷が融けた水であるから、必要な処理を加えた後に飲料水や工業用水に利用できる可能性がある。
【００１２】
氷の融解後の０℃から熱源温度までの顕熱の約５０％を再び発電に利用することができる。この二重効用による発電量の増加率は、熱源温度１０℃のときには約３％から、熱源温度４０℃のときには約１２％と熱源温度により増加する。
この二重効用の系統は、基本的な系統図の図１に二重効用の部分を追加して図７に示す。作動流体は蒸発器の出口で分岐し、小形のタービン１７、
小形の凝縮器１８、小形のポンプ１９を流れ、蒸発器の入口で合流する。このタービンには小形の動力出力２０が連結する。冷却系の水は、分離器８から送水ポンプ１５により凝縮器１８へ送水され、顕熱の約５０％を利用し、その後貯水槽９に排水される。
【００１３】
大きな氷の重量・体積は、海中で支える必要がある。氷の貯蔵は、円筒形の断熱層の容器に入れる。氷の比重が０．９２であるから、体積の約９０％が海中に、約１０％が海上に現れる。容器壁の応力は水面上の約１０％の重量を支えるため海面付近で大きくなるが、容器壁はプラスチック系の材料で耐える。
【００１４】
氷の貯蔵と輸送を兼ねる氷コンテナに関する基本的な一形態について図８に概念図を示す。
氷コンテナ２１は、両端に鏡板を有した円筒形の容器である。壁面２２は、強度部材と断熱材からなる。断熱材は、強度部材の片側あるいは両側に設ける。強度部材は繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）系（厚さ１０ｍｍから５０ｍｍ）、断熱材は発泡体プラスチック系（厚さ約１５０ｍｍから３００ｍｍ）を用いる。
氷を粉砕して海水に混ぜて氷スラリーとしてポンプで吸引し氷コンテナの上部の主ノズル２３から流し込み、氷コンテナの下部の補助ノズル２５から別のポンプにより液を排出し、氷コンテナをほぼ氷で満たす。容器内で氷スラリーを水平方向に移動させるために上部の補助ノズル２４を用い、垂直方向に移動させるために下部の補助ノズル２５を用いる。
氷コンテナ船に氷が積載されると、氷の消費地まで輸送するため、曳航用ロープ２８のロープ集結部２９を別の曳航船により牽引する。
氷の消費地において、氷コンテナ船の氷がなくなると、氷の積載地点まで輸送する動力を低減するため、氷コンテナ船を解体する。このため、両端の鏡板を分離線２６で分離し、中央の円筒部を軸に平行の分離線２７で分離し、分解・組立て可能な構造とする。
現状の造船ドックで建造可能な氷コンテナ船の１例としては、船体直径３６ｍ、船体長さ３００ｍ、容積３０万立方メートル程度である。
【００１５】
電気出力１万Ｋｗの設備における、氷の消費量は、冷熱効率を６％として、月間約１３０万トン（１４０万ｍ３）になる。氷の貯蔵量を１月分の消費量とすれば、容積３０万立方メートルの氷コンテナ船が約５基必要になり、その海面の表面積は、約６万平方メートルとなる。氷貯蔵の基本的な一形態を図９に示すように、海上設備３０は、海中に複数の氷コンテナ２１を繋留し、その海面上に太陽熱吸収保温槽１６を設ける。太陽熱を受ける面積は、熱消費量より太陽熱の受熱量を大きくするために、約２５万平方メートル必要となる。熱源流体には純水が用いられ、太陽熱吸収保温槽内を流れるとき、太陽熱による液温上昇が短時間で輻射平衡温度に達するように、その流れの厚さを薄く（約２ｍｍから約２０ｍｍ）とる。
【００１６】
図１の系統図により舶用エンジンを構成することができる。このような舶用エンジンにおける機器の配置に関する基本的な一形態について図１０に概念図を示す。
船本体３１の底部に氷コンテナ２１が格納され、その上部に蒸発器３、凝縮器５、がある。タービン４は底部に対称に２基設け、それぞれのタービン軸にはスクリュウ３２が連結される。
熱源には周囲の海水を用いる。船が前進しているとき、船の速度による海水の動圧を失わないようにしながら海水をポンプで吸込み、蒸発器で熱交換したあと、船の後方に向けて放出し、ポンプ吸込みによる流れの運動エネルギーを船の推力に利用する。
【００１７】
氷の積載地点は、極寒冷地の海洋であり、気候は陸地に比べると厳しくなく、年降水量も少ない。従って、その氷は主に海氷（海水が凍結してできた氷）であり、ブライン（塩分濃度が大きく凍結しない液相、約２０％重量）が含まれている。
氷の積載方法は、スタート時には氷コンテナを満液状態にしてノズルの高さを低くしておき、砕氷船により氷原等の中に進入し、氷を粉砕して海水に混ぜて氷スラリーとしてポンプで吸引し氷コンテナの上部の主ノズルから流し込み、氷コンテナの底部の補助ノズルから別のポンプにより液を排出し、氷コンテナをほぼ氷で満たす。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の動力産出装置は、周囲の常温の熱源から動力を取り出すから燃料が不要になる。
【００１９】
本発明の動力産出装置は、発電、冷房、太陽熱利用のコージェネレーションを組むことにより、等価電気出力が増加し、プラントの経済的効率が向上する。
【００２０】
本発明の動力産出装置は、冷熱源の二重効用の系統を組むことにより、発電量の増加率は、熱源温度１０℃のときには約３％から、熱源温度４０℃のときには約１２％と熱源温度により増加し、プラントの経済的効率が向上する。
【００２１】
本発明の動力産出装置を、舶用エンジンに適用することができる。海水表面温度が高い方とき冷熱効率が高くなるが、１０℃以上で運転が可能とみなせる。
【００２２】
本発明の氷コンテナは、複数基を直列に連結して曳航船により牽引するから、氷の輸送が簡易かつ低コストに行える。
【００２３】
本発明の氷コンテナは、分解・組立てが可能であるから、氷の消費地において、氷がなくなると分解して占有体積を小さくして、氷の積載地点までの輸送を低コストに行える。
【００２４】
本発明の氷コンテナは、分解・組立てが可能であり、円筒部を複数連結し体積を大きくし、輸送を低コストに行える。
【００２５】
本発明の氷コンテナは、上部の主ノズル、下部の補助ノズル、上部の補助ノズルを備えているから、氷スラリーや海水をポンプに吸込み必要な場所に吐出し、氷の出し入れを、簡易かつ低コストに行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の基本的な一形態を説明する系統図である。
【図２】本発明の実施における作動流体の選択方法を説明する特性値（沸騰熱流束と加熱面の温度差の関係）の計算結果を示す。
【図３】本発明の実施における作動流体の選択方法を説明する特性値（凝縮熱流束と冷却面の温度差の関係）の計算結果を示す。
【図４】本発明の実施における伝熱面積の選択方法を説明する特性値（氷消費率と伝熱面積率の関係）の計算結果を示す。
【図５】本発明の実施における伝熱面積の選択方法を説明する特性値（冷熱効率と、熱源温度の関係）の計算結果を示す。
【図６】本発明の実施の冷房および太陽熱利用等とのコージェネレーションの基本的な一形態を説明する系統図である。
【図７】本発明の実施の発電設備における海上設備の主要な一部分の基本的な一形態を説明する概念図である。
【図８】本発明の実施の氷コンテナ船に関する基本的な一形態を説明する概念図である。
【図９】本発明の実施の舶用エンジンにおける機器の配置に関する基本的な一形態を説明する概念図である。
【符号の説明】
１：熱源、 ２：熱源系ポンプ、
３：蒸発器、 ４：タービン、
５：凝縮器、 ６：氷供給源、
７：氷スラリーポンプ、 ８：氷スラリーと水の分離器、
９：貯水槽、 １０：再循環ポンプ、
１１：配管系、 １２：タービン回転軸、
１３：動力出力（発電機等） １４：冷房負荷系、
１５：送水ポンプ １６：太陽熱吸収保温槽、
１７：二重効用系統のタービン １８：二重効用系統の凝縮器
１９：二重効用系統の再循環ポンプ ２０：二重効用系統の動力出力
２１：氷コンテナ本体 ２２：氷コンテナ壁面
２３：氷コンテナ主ノズル ２４：氷コンテナ上部補助ノズル
２５：氷コンテナ下部補助ノズル ２６：氷コンテナ鏡板分解線
２７：氷コンテナ円筒部分解線 ２８：氷コンテナ曳航用ロープ
２９：氷コンテナ曳航用ロープ集結部 ３０：海上設備
３１：船本体 ３２：スクリュウ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat engine such as a power plant or a marine engine.
[0002]
[Prior art]
A closed cycle used in a power plant or the like uses a heat cycle that requires a heat source and a cooling source. However, little attention has been paid to the cooling source, and a method of improving the thermal efficiency mainly by increasing the temperature of the heat source has been performed.
[0003]
In an open cycle used in an engine or the like, a thermal cycle for exhausting combustion gas is used, and a method for improving thermal efficiency mainly by increasing the temperature of a heat source has been performed.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional technology requires a high-temperature heat source, fuel is required. However, there are problems of environmental pollution due to combustion gases and future fuel shortages.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In a heat engine, lowering the temperature of the cooling source has the same effect as raising the temperature of the heat source. In the present invention, a heat engine having a normal temperature as a heat source is made possible by lowering the cooling temperature using the melting heat of ice as a cooling source.
[0006]
That is, according to the present invention, the temperature of the heat source is normal temperature and is naturally supplied by solar heat or the like, so no fuel is required.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The fluid of the heat source system 1 (surrounding seawater, river water, air, etc.) is sent to the evaporator 3 by the pump (or blower) 2 to evaporate the working fluid.
This steam enters the turbine 4, and the turbine shaft 12 rotates due to the momentum of the steam and generates a power output 13 connected thereto. The exhaust from the turbine is condensed by the condenser 5 using the heat of melting of ice, pressurized by the recirculation pump 10, and recirculated through the piping system 11 to form a closed cycle.
The ice is sent from the ice supply source 6 to the condenser by the ice slurry pump 7, where most of the ice melts and is separated into ice slurry and water by the separator 8, and the ice slurry is recirculated to the water. Is drained into the water tank 9.
[0008]
Explain how to determine the main design factors, working fluid, evaporator and condenser.
The heat source side is seawater and the cooling side is ice slurry.
Regarding the working fluid, how to use each of ammonia (NH3), Freon 21 (R21), and propane (C3H8) will be summarized.
The evaporator is a horizontally placed shell tube heat exchanger, and in order to reduce the amount of working fluid retained, the outside of the tube is a working fluid and the inside of the tube is seawater. The relationship between the boiling heat flux of this evaporator and the temperature difference between the heating surfaces is shown in FIG. Since the boiling heat flux increases in proportion to the square of the superheat degree, when the temperature difference on the heating surface increases, the heat flux increases in a parabolic shape. These three types of fluids have large boiling heat fluxes in the order of ammonia, propane, and Freon 21, but the difference between them is relatively small.
Similarly, the condenser is a horizontally placed shell tube heat exchanger, in order to make the ice concentration distribution nearly uniform, the inside of the tube is made of ice slurry, and the outside of the tube is made of the condensed flow of the working fluid.
FIG. 3 shows the relationship between the condensation heat flux of this condenser and the temperature difference between the cooling surfaces. The condensation heat flux increases almost in proportion to the temperature difference. These three types of fluids have a condensation heat flux of about 6 times larger than that of the other two types of ammonia.
When the heat transfer tube is ammonia, a smooth tube is used, and in the case of propane and chlorofluorocarbon 21, fin tubes (approximately 10 times the area expansion rate and fin efficiency approximately 0.7) are used. Therefore, the apparatus is generally the same level. Therefore, only ammonia is shown below.
FIG. 4 shows the relationship in which the ice consumption rate decreases when the heat transfer area is increased. The heat transfer area ratio in the figure is the sum of the heat transfer areas of the evaporator and the condenser with respect to the turbine output 1 (Kw) when the heat source temperature is 28 ° C., and each is a ratio of about 50%. A range of about 4 to about 12 is appropriate for the heat transfer area ratio (m 2 / Kw at 28 ° C.). For power plants, the heat source temperature is stable and high, so the heat transfer area ratio is made small to improve capital efficiency. However, for marine engines, the heat transfer area ratio is increased to enable operation at seawater surface temperatures of 10 ° C. or higher. Thus, FIG. 5 shows changes in the cooling efficiency (= turbine output / heat of melting of ice) depending on the heat source temperature by selecting two types of heat transfer area ratios.
Based on the above, the selection of the working fluid, which is the main design factor, and how to determine the size of the evaporator and condenser at that time were quantitatively shown for power plants and marine engines.
[0009]
Sensible heat from 0 ° C. to about 20 ° C. after melting of ice can be used for cooling. Compared with the amount of power generated at a heat source temperature of 28 ° C. (cooling efficiency 0.07), this amount of cooling is approximately three times as much energy (0.8 * 20 / (80 * 0. 07) = 2.8), in terms of electricity, the increase is about 40% (= 2.8 / 7, assuming COP = 7).
[0010]
If the heat source temperature is made higher than the surrounding seawater temperature by using solar heat or various waste heat, the cooling efficiency is increased as shown in FIG. For example, if the heat source temperature is increased by 10 ° C., the cooling efficiency is increased by about 3%, and the electrical output is increased by about 40% (= 0.03 / 0.07).
[0011]
FIG. 6 shows a system diagram of a basic form of cogeneration with cooling, solar heat utilization, etc., with the cogeneration part added to FIG. 1 of the basic system diagram. The heat source fluid 1 is kept at a radiation equilibrium temperature higher than the ambient temperature by the solar heat absorption heat insulation tank 16 and sent to the evaporator 3 by the pump 2 to evaporate the working fluid. This steam enters the turbine 4, and the turbine shaft 12 rotates due to the momentum of the steam and generates a power output 13 connected thereto. The turbine exhaust is condensed into a liquid phase by the condenser 5 using the heat of melting of ice. The liquid phase is pressurized by the pump 10 and recirculated through the pipe 11 to form a closed cycle.
Ice is sent from the ice source 6 to the condenser by the ice slurry pump 7, where most of the ice is melted and separated into ice slurry and water by the separator 8, and the ice slurry is recirculated.
Water is sent to the cooling load system 14 by the water pump 15, sensible heat from about 0 ° C. to about 20 ° C. is used for cooling, and then stored in the water tank 9. Since the water in this water tank is melted sea ice, it may be used for drinking water and industrial water after the necessary treatment.
[0012]
About 50% of the sensible heat from 0 ° C. to the heat source temperature after melting of ice can be used again for power generation. The rate of increase in the amount of power generated by this double effect increases from about 3% at a heat source temperature of 10 ° C. to about 12% at a heat source temperature of 40 ° C., depending on the heat source temperature.
This double effect system is shown in FIG. 7 with the double effect part added to FIG. 1 of the basic system diagram. The working fluid branches off at the outlet of the evaporator, and a small turbine 17,
It flows through a small condenser 18 and a small pump 19 and joins at the inlet of the evaporator. A small power output 20 is connected to the turbine. Water in the cooling system is fed from the separator 8 to the condenser 18 by the water feed pump 15, uses about 50% of the sensible heat, and is then drained into the water tank 9.
[0013]
Large ice weight and volume must be supported underwater. Ice storage is placed in a cylindrical insulating container. Since the specific gravity of ice is 0.92, about 90% of the volume appears in the sea and about 10% appears on the sea. The stress on the container wall increases near the sea surface to support about 10% of the weight on the water surface, but the container wall is made of plastic material.
[0014]
FIG. 8 shows a conceptual diagram of a basic form relating to an ice container that also serves as storage and transportation of ice.
The ice container 21 is a cylindrical container having end plates at both ends. The wall surface 22 is made of a strength member and a heat insulating material. The heat insulating material is provided on one side or both sides of the strength member. The strength member is a fiber reinforced plastic (FRP) system (thickness 10 mm to 50 mm), and the heat insulating material is a foam plastic system (thickness about 150 mm to 300 mm).
Ice is pulverized, mixed with seawater, sucked with a pump as ice slurry, poured from the main nozzle 23 at the top of the ice container, discharged from the auxiliary nozzle 25 at the bottom of the ice container with another pump, and the ice container is almost iced. Fill with. An upper auxiliary nozzle 24 is used to move the ice slurry in the horizontal direction in the container, and a lower auxiliary nozzle 25 is used to move the ice slurry in the vertical direction.
When ice is loaded on the ice container ship, the rope collecting portion 29 of the tow rope 28 is pulled by another tow ship in order to transport to the ice consuming area.
When ice in the ice container ship runs out of ice, the ice container ship is dismantled to reduce the power to transport it to the ice loading point. For this reason, the end plates at both ends are separated by a separation line 26, and the central cylindrical portion is separated by a separation line 27 parallel to the axis so that the structure can be disassembled and assembled.
As an example of an ice container ship that can be built with the current shipbuilding dock, the hull diameter is 36 m, the hull length is 300 m, and the volume is about 300,000 cubic meters.
[0015]
The consumption of ice in a facility with an electrical output of 10,000 Kw is about 1.3 million tons (1.4 million m3) per month with a cooling efficiency of 6%. If the amount of ice stored in January is consumed, about 5 ice container ships with a capacity of 300,000 cubic meters are required, and the sea surface area is about 60,000 square meters. As shown in FIG. 9 as one basic form of ice storage, the offshore facility 30 has a plurality of ice containers 21 tethered in the sea, and a solar heat absorption heat insulation tank 16 is provided on the sea surface. The area receiving solar heat requires about 250,000 square meters in order to increase the amount of solar heat received from the amount of heat consumed. Pure water is used as the heat source fluid, and when flowing in the solar heat absorption heat insulation tank, the flow thickness is reduced (about 2 mm to about 20 mm) so that the liquid temperature rise due to solar heat reaches the radiation equilibrium temperature in a short time. Take.
[0016]
The marine engine can be configured by the system diagram of FIG. FIG. 10 shows a conceptual diagram of a basic form relating to the arrangement of equipment in such a marine engine.
An ice container 21 is stored at the bottom of the ship body 31, and an evaporator 3 and a condenser 5 are provided at the top thereof. Two turbines 4 are provided symmetrically at the bottom, and a screw 32 is connected to each turbine shaft.
Surrounding seawater is used as a heat source. When the ship is moving forward, the seawater is pumped in while keeping the dynamic pressure of the seawater due to the speed of the ship, heat exchanged by the evaporator, and then discharged toward the rear of the ship. Use kinetic energy for ship thrust.
[0017]
The ice-loading point is the ocean in the extremely cold region, the climate is not as severe as the land, and the annual precipitation is low. Therefore, the ice is mainly sea ice (ice formed by freezing seawater), and contains brine (liquid phase having a high salinity concentration and not frozen, approximately 20% by weight).
The ice loading method is as follows. At the start, the ice container is full, the nozzle height is lowered, the ice breaker is entered into the ice field, etc., the ice is crushed, mixed with seawater, and pumped as ice slurry. Then, the liquid is discharged from the auxiliary nozzle at the bottom of the ice container by another pump, and the ice container is almost filled with ice.
[0018]
【The invention's effect】
Since the power producing apparatus of the present invention takes out power from a surrounding normal temperature heat source, no fuel is required.
[0019]
In the power production apparatus of the present invention, by combining power generation, cooling, and cogeneration using solar heat, the equivalent electrical output is increased and the economic efficiency of the plant is improved.
[0020]
In the power production apparatus of the present invention, the rate of increase in power generation is about 3% when the heat source temperature is 10 ° C. and about 12% when the heat source temperature is 40 ° C. It increases with temperature, improving the economic efficiency of the plant.
[0021]
The power production apparatus of the present invention can be applied to a marine engine. When the seawater surface temperature is higher, the cooling efficiency becomes higher, but it can be considered that operation is possible at 10 ° C or higher.
[0022]
Since the ice container of the present invention connects a plurality of units in series and is towed by a towed ship, ice can be transported easily and at low cost.
[0023]
Since the ice container of the present invention can be disassembled and assembled, it can be disassembled when the ice is exhausted to reduce the occupied volume and transport to the ice loading point at a low cost.
[0024]
The ice container of the present invention can be disassembled and assembled, and a plurality of cylindrical portions can be connected to increase the volume, so that transportation can be performed at low cost.
[0025]
The ice container of the present invention includes an upper main nozzle, a lower auxiliary nozzle, and an upper auxiliary nozzle. Therefore, ice slurry and seawater are sucked into a pump and discharged to a necessary place, and ice can be taken in and out easily. It can be done at cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram illustrating a basic embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows calculation results of characteristic values (relationship between boiling heat flux and temperature difference of heating surface) for explaining a method of selecting a working fluid in the practice of the present invention.
FIG. 3 shows calculation results of characteristic values (relationship between condensation heat flux and cooling surface temperature) for explaining a method of selecting a working fluid in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows calculation results of characteristic values (relationship between ice consumption rate and heat transfer area rate) for explaining a method for selecting a heat transfer area in the practice of the present invention.
FIG. 5 shows calculation results of characteristic values (relationship between cooling efficiency and heat source temperature) for explaining a method for selecting a heat transfer area in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a system diagram illustrating one basic form of cogeneration with cooling and solar heat utilization according to the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a basic form of a main part of the offshore facility in the power generation facility according to the present invention.
FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining a basic form regarding an ice container ship according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a conceptual diagram illustrating a basic form regarding the arrangement of devices in a marine engine according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: heat source, 2: heat source system pump,
3: Evaporator, 4: Turbine,
5: condenser, 6: ice source,
7: Ice slurry pump, 8: Ice slurry and water separator,
9: Water tank, 10: Recirculation pump,
11: piping system, 12: turbine rotating shaft,
13: Power output (generator, etc.) 14: Cooling load system,
15: Water pump 16: Solar heat absorption thermal insulation tank,
17: Double-effect system turbine 18: Double-effect system condenser 19: Double-effect system recirculation pump 20: Double-effect system power output 21: Ice container body 22: Ice container wall 23: Ice container Main nozzle 24: Ice container upper auxiliary nozzle 25: Ice container lower auxiliary nozzle 26: Ice container end plate decomposition line 27: Ice container cylindrical part decomposition line 28: Ice container tow rope 29: Ice container tow rope concentrator 30: Sea Equipment 31: Ship body 32: Screw
