JP2005518493A5 - - Google Patents

Claims (15)

1. 廃熱及び太陽光源から電気の生成のためのシステムであって、
   ａ）以下のものを備えた密閉ループの冷媒作動流体回路と
   i）加圧下で作動流体を液体加圧冷媒から加熱ガス冷媒に変えるために廃熱或いは太陽光源から熱エネルギーを供給する少なくとも１つの熱交換器、
   ii）出力軸への動力を作り出すために上記加熱された加圧冷媒作動流体により駆動され、この作動流体を減圧させる膨張機であって、該膨張機は、温度が低下している間に上記冷媒作動流体が上記出力軸を駆動するように、前記回路内で逆転するように配置されたスクリュ圧縮機からなり、上記膨張機は連続スクリュ圧縮機と多段スクリュ圧縮機から選択される、
   iii）電気を作り出すために上記スクリュ圧縮機出力軸により駆動される発電機であって、該発電機は誘導型発電機と同期型発電機から選択される、
   iv）上記圧力降下させられた冷媒作動流体のガス温度を下げ、これにより上記作動流体の凝縮温度で、或いはそれより低温で上記作動流体ガスを液体に変えるための凝縮器、及び
   v）上記回路内で上記冷媒作動流体を加圧し循環させるポンプであって、該ポンプは可変周波数駆動により駆動される、
   vi）上記熱交換器、膨張機、凝縮器及びポンプを上記密閉ループの冷媒回路内で相互に接続する導管であって、上記作動流体はＲ１２３、２４５ＦＡ、Ｒ１３４Ａ、Ｒ２２有機冷媒から選択され、上記回路は上記膨張機の回りに緊急冷媒作動流体ガスバイパスを含む、
   ｂ）上記発電機と上記回路内で加圧液体或いはガス形態にある冷媒作動流体の選択された温度及び圧力とをモニタリングし、上記ポンプ、可変周波数駆動スクリュ圧縮機及び発電機をコントロールするためにコントロール信号を供給するためのコントローラ
   との作用的な組み合わせにより構成されるシステム。
2. 上記スクリュ圧縮機がドライスクリュ圧縮機の場合にはオイル潤滑軸受、及びオイル潤滑スクリュ圧縮機の場合には二次的潤滑オイル分離器及び再利用ループを含む請求項１に記載のシステム。
3. 上記作動流体回路が上記膨張機の出口側にフィルタを含む請求項１に記載のシステム。
4. 上記熱交換器が多段式のものである請求項１に記載のシステム。
5. 上記回路が、上記冷却された流体冷媒用の貯蔵器を与えるとともに、上記作動流体用のポンプにヘッドを与えるために上記凝縮器の下流側に受液器を含む請求項１に記載のシステム。
6. 上記凝縮器がクーリングタワーと冷却水溜めシステムの内の少なくとも１つを備えた水冷式熱交換器により冷却される請求項５に記載のシステム。
7. 上記コントローラが、少なくとも１つのコントロールループ、実際の膨張機の入力圧力及び温度及び膨張機出口温度、発電機のrpmの測定値を表す温度及び圧力入力、及び動力モニタリング、凝縮器制御、上記可変周波数駆動への出力、予め選択された膨張機入力温度、圧力及びΔＴ、及びポンプのオン／オフコントロールのための出力、バイパスバルブコントロール、発電機のオン／オフラインコントロールを含むプログラムを有する請求項１に記載のシステム。
8. 廃熱及び太陽光源から電気或いは直結軸動力の生成のためのシステムであって、
   ａ）以下のものを備え密閉冷媒作動流体回路が装着されたポータブルスキッドと、
   i）加圧下で冷媒作動流体を液体から加熱ガスに変えるために低級廃熱或いは太陽光源から熱エネルギーを供給する少なくとも１つの熱交換器に接続するための入力及び出力加圧冷媒導管、
   ii）上記出力軸への動力を作り出すために上記加熱され加圧された冷媒作動流体により駆動され、この作動流体を減圧させる膨張機であって、該膨張機は、上記温度が低下している間に上記冷媒作動流体が上記出力軸を駆動するように、前記回路内で逆転するように配置されたスクリュ圧縮機からなり、
   iii）誘導又は同期タイプの発電機の少なくともいずれか一方に接続され、
   作業をするために負荷に接続することができる電気及び直結動力取り出しを生成する上記出力軸、
   iv）上記圧力降下させられた作動流体のガス温度を下げ、これにより上記作動流体の凝縮温度で、或いはそれより低温で上記作動流体ガスを液体に変えるための凝縮器、
   v）上記回路内で上記冷媒作動流体を加圧し循環させるポンプであって、該ポンプは可変周波数駆動により駆動されるポンプ、及び
   vi）密閉回路における前記熱交換器の入力及び出力、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプを相互に接続する導管であって、前記作動流体はＲ１２３、２４５FA、Ｒ１３４A、Ｒ２２有機冷媒から選ばれ、前記導管は前記膨張機の回りに緊急冷媒作動流体ガスバイパスを含み、
   ｂ）上記出力軸と上記回路内で液体或いはガス形態にある作動流体の選択された温度及び圧力とをモニタリングし、上記ポンプ、可変周波数駆動及び前記軸の出力をコントロールするためにコントロール信号を供給するためのコントローラ
   との作用的な組み合わせにより構成されるシステム。
9. 廃熱或いは太陽光源から直結軸動力或いは電気の生成方法であって、
   ａ）上記作動流体をより高温の圧縮されたガスにするように加熱するために加圧液状態冷媒作動流体に廃熱源を供給し、前記作動流体はＲ１２３、２４５FA、Ｒ１３４A、Ｒ２２有機冷媒から選ばれ、
   ｂ）密閉冷媒媒体作動流体回路内で前記冷媒を送り込み、前記ポンプは可変周波数駆動により駆動され、
   ｃ）上記加熱され、圧縮されたガスでもって出力軸を有する膨張機を駆動し、それにより上記ガスを減圧し、前記膨張機は前記回路内で逆転するようにされたスクリュ圧縮機からなり、これにより前記冷媒作動流体は前記出力軸を駆動する一方、温度及び圧力を低下し、
   ｄ）同期又は誘導発電機の少なくとも一つを駆動し、前記出力軸で電気又は動力取り出しを生成し、
   ｅ）上記冷媒作動流体ガスをその凝縮温度或いはそれ以下で液体に凝縮させ、
   ｆ）密閉作動流体回路において上記廃熱源に上記冷媒作動流体液を圧力の下で再利用し、及び
   ｇ）上記膨張機の出力軸から電気或いは直結動力を生成するために上記回路内にて上記作動流体液及びガスの流れ、圧力及び温度をモニタリングし、コントロールし、前記モニタリング及びコントロールのステップは、前記軸及び前記液体又はガス状態の作動流体の選択された温度及び圧力をモニタリングすることを含み、
   前記ポンプ可変周波数駆動、前記凝縮器及び前記発電機を制御する制御信号を与える、
   作用的な順序でのステップからなる方法。
10. 前記回路が前記膨張機の回りに緊急冷媒作動流体ガスバイパスを含み、上記再利用のステップが上記低級廃熱源から熱を得るために熱交換器を介して加圧下、上記液状態作動流体を送り込むことからなる請求項９に記載の方法。
11. 上記モニタリング及びコントロールするステップが、少なくとも１つのコントロールループ、実際の膨張機の入力圧力及び温度及び膨張機出口温度、発電機或いは膨張機の出力軸のrpmの測定値を表す温度及び圧力入力、及び動力モニタリング、上記膨張機出力ガスの液体への冷却のコントロール、上記可変周波数駆動部への出力、予め選択された膨張機入力温度、圧力及びΔＴ、及びポンプのオン／オフコントロールのための出力、バルブのコントロール及び発電機オン／オフライン状態のコントロールを含むプログラムを有する請求項９に記載の方法。
12. 廃熱或いは太陽光源から直結軸動力或いは電気の生成方法であって、
    ａ）上記作動流体をより高温の圧縮されたガスにするように加熱するために液状態作動流体に廃熱源を供給し、
    ｂ）上記加熱され、圧縮されたガスでもって出力軸を有する膨張機を駆動し、それにより上記ガスを減圧し、前記膨張機は前記回路内で逆転するようにされたスクリュ圧縮機からなり、これにより前記冷媒作動流体は前記圧縮機出力軸を駆動し、
    ｃ）上記作動流体ガスをその凝縮温度或いはそれ以下で液体に凝縮させ、
    ｄ）密閉作動流体回路において上記廃熱源に上記作動流体液を再利用し、上記再利用が、上記廃熱源から熱を得るために、熱交換器を介して加圧下、制御可能な可変周波数駆動でもって上記液状態作動流体を送り込むことからなり、及び
    ｅ）上記膨張機の出力軸から電気或いは直結動力を生成するために上記回路内にて上記作動流体液及びガスの圧力及び温度をモニタリングし、コントロールし、
    上記モニタリング及びコントロールが、上記ポンプ、膨張機及び発電機をコントロールするようにコントロール信号を供給するために、上記膨張機出力軸、及び上記回路における液体或いはガス形態の作動流体の選択された温度及び圧力をモニタリングすることを含み、また、少なくとも１つのコントロールループ、実際の膨張機の入力圧力及び温度及び膨張機出口温度、発電機或いは膨張機の出力軸のrpmの測定値を表す温度及び圧力入力、及び動力モニタリング、上記膨張機出力ガスの液体への冷却のコントロール、上記可変周波数駆動部への出力、予め選択された膨張機入力温度、圧力及びΔＴ、及びポンプのオン／オフコントロールのための出力、バルブのコントロール及び発電機オン／オフライン状態のコントロールを含むプログラムを有するＰＬＣを提供することを含む、
    作用的な順序でのステップからなる方法。
13. 前記膨張機、発電機、凝縮機、ポンプ、及び冷媒流体回路導管要素はポータブルスキッドに装着されている請求項１に記載のシステム。
14. 前記熱交換器により供給される前記廃熱は低級廃熱である請求項１３に記載のシステム。
15. 前記膨張機への前記冷媒圧力入力は、約１５０ｐｓｉｇ以下であり、前記膨張機の外の前記冷媒ガス圧力は約５“真空までである請求項１に記載のシステム。