JP2017180323A - 冷熱利用発電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＮＧ等の冷熱源媒体が保有する冷熱を動力源として駆動するランキンサイクル回路を有する冷熱利用発電設備において、比較的簡易な構成を維持して設備コストを低減しながらも、高い発電効率を発揮し得る冷熱発電設備を提供する。【解決手段】冷熱源媒体貯留タンクＬＴから第３ポンプＰ３にて圧送された冷熱源媒体ＣＭを、熱交換機構ＥＸにて少なくとも基準作動媒体ＨＭ１を冷却する冷熱源として通流させると共に、第２熱交換器ＥＸ２にて低温作動媒体ＣＭを冷却する冷熱源として通流させる冷熱源媒体通流路Ｌとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ランキンサイクルの作動圧力において基準温度域で気体と液体との間で状態変化する基準作動媒体を循環する基準サイクル回路と、前記基準サイクル回路で液化した前記基準作動媒体を断熱圧縮する第１ポンプと、前記第１ポンプにて断熱圧縮された前記基準作動媒体を加熱媒体との熱交換により加熱する第１熱交換器と、前記第１熱交換器により加熱され過熱蒸気となった前記基準作動媒体を断熱膨張させて発電動力を出力する前記第１タービンと、前記第１タービンにて断熱膨張した前記基準作動媒体を等温冷却する熱交換機構とを有する基準ランキンサイクル部とを備えた冷熱利用発電設備に関する。

従来、ＬＮＧ等が保有する冷熱を利用して発電を行う冷熱利用発電設備として、二つのランキンサイクル部を備えたものが知られている（特許文献１を参照）。
図６に示すように、特許文献１に開示の冷熱利用発電設備３００にあっては、ＬＮＧタンクＬＴから排出されると共に第３ポンプＰ３にて圧送されたＬＮＧを通流するＬＮＧ通流路Ｌを備えると共に、第１作動媒体ＨＭ１を循環する第１サイクル回路Ｃ１と、当該第１サイクル回路Ｃ１で液化した第１作動媒体ＨＭ１を断熱圧縮する第１ポンプＰ１と、当該第１ポンプＰ１にて断熱圧縮された第１作動媒体ＨＭ１を海水等の加熱媒体との熱交換により加熱する第１熱交換器ＥＸ１と、当該第１熱交換器ＥＸ１により加熱され過熱蒸気となった第１作動媒体ＨＭ１を断熱膨張させて発電動力を出力する第１タービンＲＴ１と、第１タービンＲＴ１にて断熱膨張した第１作動媒体ＨＭ１とＬＮＧ通流路Ｌを通流するＬＮＧとを熱交換することで第１作動媒体ＨＭ１を等温冷却する第４熱交換器ＥＸ４とを有する第１ランキンサイクル部ＲＣ１と、第２作動媒体ＨＭ２を循環する第２サイクル回路Ｃ２と、当該第２サイクル回路Ｃ２で液化した第２作動媒体ＨＭ２を断熱圧縮する第２ポンプＰ２と、当該第２ポンプＰ２にて断熱圧縮された第２作動媒体ＨＭ２を海水等の加熱媒体との熱交換により加熱する第５熱交換器ＥＸ５と、当該第５熱交換器ＥＸ５により加熱され過熱蒸気となった第２作動媒体ＨＭ２を断熱膨張させて発電動力を出力する第２タービンＲＴ２と、第２タービンＲＴ２にて断熱膨張した第２作動媒体ＨＭ２とＬＮＧ通流路Ｌを通流するＬＮＧとを熱交換することで第２作動媒体ＨＭ２を等温冷却する第２熱交換器ＥＸ２とを有する第２ランキンサイクル部ＲＣ２とを備えて構成されている。
尚、一般的に、冷熱利用発電設備においては、設備コストと発電効率との兼ね合いから、第１ランキンサイクル部ＲＣ１と第２ランキンサイクル部ＲＣ２との２つのランキンサイクルを備えたダブルランキンサイクル（以下、ＤＲＣと略称する場合がある）が開発されている。

冷熱利用発電設備３００の発電効率（設備による総発電量／（設備へ投入可能な総熱エネルギ：後述するＴｓ線図上でサイクルにより囲われる面積に対応するエネルギ））に関し、第１ランキンサイクル部ＲＣ１を例として、図２を用いて説明を追加する。尚、図２のグラフ図において、ｍ１〜ｍ４は、図６の従来技術の第１ランキンサイクル部ＲＣ１の第１サイクル回路Ｃ１中のｍ１〜ｍ４での第１作動媒体ＨＭ１の状態を示すものとする。
第１ランキンサイクル部ＲＣ１において、図２に示すように、第４熱交換器ＥＸ４にて等温冷却され気体から液体へ状態変化した第１作動媒体ＨＭ１は、飽和液線ｌ１を比エントロピーの小さい側（図２で左側）へ超えた領域にて、第１ポンプＰ１により断熱圧縮され（ｍ１→ｍ２）、第１熱交換器ＥＸ１において温熱源としての海水によりＱｉｎだけ受熱する形態で加熱されることにより、まずもって沸点まで達し（ｍ２→ｍ２ａ）、飽和液線ｌ１と飽和蒸気線ｌ２との間の領域にて、液体から気体へと状態変化し（ｍ２ａ→ｍ２ｂ）、飽和蒸気線ｌ２を比エントロピーの大きい側（図２で右側）へ超えた領域にて、過熱蒸気へ変化し（ｍ２ｂ→ｍ３）、第１タービンＲＴ１にて断熱膨張し（ｍ３→ｍ４）、第１ポンプＰ１にて小さいエネルギで断熱圧縮するべく、第４熱交換器ＥＸ４にて等温冷却される形態で、気体から液体へ状態変化する。
当該変化において、ランキンサイクルにて囲われた面積（図２で斜線をつけられた線）が、第１作動媒体ＨＭ１が外部から得た熱エネルギに相当するものであり、当該熱エネルギに第１タービンＲＴ１での発電機等によるエネルギ変換効率を積算することにより、発電量が計算できる。従って、ランキンサイクルを用いた冷熱利用発電設備の発電効率を高めるには、図２で示すランキンサイクルにて囲われた面積を最大化することが重要となる。

因みに、図２のランキンサイクルにおいて、上限温度は、第１作動媒体ＨＭ１の第１タービンＲＴ１の入口温度（図２でｍ３での温度）で、温熱源の温度以下の温度であり、下限温度は、第１作動媒体ＨＭ１の第４熱交換器ＥＸ４での温度（図２でｍ１、ｍ４の温度）で、当該温度は、第１タービンＲＴ１にて断熱膨張した後の圧力において、第１作動媒体ＨＭ１の凝縮温度であり、第１作動媒体ＨＭ１にて決まる温度である。当該温度は、冷熱源の温度以上の温度である。

ここで、ランキンサイクルの発電効率の最大化の検討にあたり、図３に示すように、上記ランキンサイクルをカルノーサイクルに近似して考えることとする。
上述したように、ランキンサイクルの上限温度は温熱源の温度（海水温度）以下であり、下限温度は、冷熱源の温度（ＬＮＧ温度：具体的には第４熱交換器ＥＸ４の出口の温度）以上であるから、ランキンサイクルを近似したカルノーサイクルは、図３において、温熱源を示す直線と冷熱源を示す曲線との間の領域（図３で太直線と太曲線との間の領域）に図示されることとなる。
ここで、カルノー効率ηｃは、以下の〔式１〕で決定され、冷熱源としてのＬＮＧの冷熱利用効率ηｕは、以下の〔式２〕で決定され、それら双方を積算したものが上述したカルノーサイクルにて囲まれる面積に相関のある値となる。

ηｃ＝１−Ｔｃ／Ｔｈ・・・〔式１〕

ηｕ＝（ｓ（Ｔｃ）−ｓ（Ｔ０））／（ｓ（Ｔｈ）−ｓ（Ｔ０））・・・〔式２〕

尚、上述の〔式１〕及び〔式２〕において、Ｔ０は、冷熱源としてのＬＮＧのＬＮＧタンクＬＴの出口温度であり、Ｔｃは、第１作動媒体ＨＭ１の凝縮温度であり、Ｔｈは、温熱源としての海水の温度であり、ｓ（Ｔ）は、任意温度での冷媒熱源の比エントロピーを意味するものとする。

ここで、〔式１〕で示されるカルノー効率を高めようとする場合、海水温度としてのＴｈは一定であると仮定すると、凝縮温度Ｔｃをなるべく低くすることが好ましい。しかしながら、凝縮温度Ｔｃを十分に小さくする場合、カルノーサイクルに囲まれる面積は、図３で、Ｃ１ｂで示されるものとなり、Ｃ１に比べて小さくなる。換言すると、凝縮温度Ｔｃを十分に小さくすると、ＬＮＧの冷熱利用効率ηｕの分母が小さくなるため、Ｃ１ｂで囲まれる面積は、小さくなる。
一方、〔式２〕で示される冷熱利用効率ηｕを高めようとする場合、第１作動媒体ＨＮ１として凝縮温度Ｔｃをなるべく高いものを採用し、十分に高い温度までＬＮＧの冷熱を回収することが好ましい。しかしながら、第１作動媒体ＨＮ１として凝縮温度Ｔｃをなるべく高いものを採用する場合、カルノーサイクルは、図３で、Ｃ１ａで示されるものとなり、この場合、凝縮温度Ｔｃが高くなるため、カルノー効率ηｃが小さくなり、Ｃ１ａで囲まれる面積は、小さくなる。

特開２００６−２２８７２号公報

上述したように、ランキンサイクルの発電効率の最大化を考える場合には、それを近似したカルノーサイクルにおいて、Ｔｓ線図上で囲まれる面積を最大化する必要がある。ここで、第１ランキンサイクル部ＲＣ１と第２ランキンサイクル部ＲＣ２とを備えるＤＲＣの構成を採用する場合において、図６に示す従来技術の構成を採用するとき、即ち、第１ランキンサイクル部ＲＣ１の第１熱交換器ＥＸ１と第２ランキンサイクル部ＲＣ２の第５熱交換器ＥＸ５との双方において、温熱源としての海水まで加熱する構成を採用することには、Ｔｓ線図上での両者のカルノーサイクルは、図５の左上に示すグラフ図のように、縦割りで、左右に並んだサイクル形態となる。
当該カルノーサイクルを近似前のランキンサイクルに戻すと、そのＴｓ線図は、図５において、左下のグラフ図のようになる。この場合、ＬＮＧの低温側の冷熱を回収する第２ランキンサイクル部ＲＣ２に係るランキンサイクルは、図５の左下のグラフ図に示すように、高温域において熱エネルギを回収できない非効率域が大きくなる。このため、第１ランキンサイクル部ＲＣ１に係るＴｓ線図上のランキンサイクルにて囲まれる面積と、第２ランキンサイクル部ＲＣ２に係るＴｓ線図上のランキンサイクルにて囲まれる面積の合計は、十分に大きくできているとは言えなかった。このため、第１ランキンサイクル部ＲＣ１及び第２ランキンサイクル部ＲＣ２にて回収する熱エネルギ（換言すれば、ＬＮＧから回収する冷熱エネルギ）を十分に大きくできているとは言えず、冷熱利用発電設備での発電効率を向上できる余地があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＬＮＧ等の冷熱源媒体が保有する冷熱を動力源として駆動するランキンサイクル回路を有する冷熱利用発電設備において、比較的簡易な構成を維持して設備コストを低減しながらも、高い発電効率を発揮し得る冷熱利用発電設備を提供することにある。

上記目的を達成するための冷熱利用発電設備は、
ランキンサイクルの作動圧力において基準温度域で気体と液体との間で状態変化する基準作動媒体を循環する基準サイクル回路と、前記基準サイクル回路で液化した前記基準作動媒体を断熱圧縮する第１ポンプと、前記第１ポンプにて断熱圧縮された前記基準作動媒体を加熱媒体との熱交換により加熱する第１熱交換器と、前記第１熱交換器により加熱され過熱蒸気となった前記基準作動媒体を断熱膨張させて発電動力を出力する第１タービンと、前記第１タービンにて断熱膨張した前記基準作動媒体を等温冷却する熱交換機構とを有する基準ランキンサイクル部とを備えた冷熱利用発電設備であって、その特徴構成は、
前記作動圧力において前記基準温度域よりも低い低温度域で前記状態変化する低温作動媒体を循環する低温サイクル回路と、前記低温サイクル回路で液化した前記低温作動媒体を断熱圧縮する第２ポンプと、前記第２ポンプにて断熱圧縮された前記低温作動媒体を少なくとも前記第１タービンにて断熱膨張した前記基準作動媒体と熱交換することで加熱する前記熱交換機構と、前記熱交換機構により加熱され過熱蒸気となった前記低温作動媒体を断熱膨張させて発電動力を出力する第２タービンと、前記第２タービンにて断熱膨張した前記低温作動媒体を等温冷却する第２熱交換器とを有する低温ランキンサイクル部と、
冷熱源媒体貯留タンクから第３ポンプにて圧送された冷熱源媒体を、前記熱交換機構にて少なくとも前記基準作動媒体を冷却する冷熱源として通流させると共に、前記第２熱交換器にて前記低温作動媒体を冷却する冷熱源として通流させる冷熱源媒体通流路とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、熱交換機構が、基準ランキンサイクル部にて第１タービン出口の基準作動媒体を、冷熱源媒体と熱交換する形態で冷却すると共に、低温ランキンサイクル部にて第２ポンプで断熱圧縮した低温作動媒体を、前記第１タービンにて断熱膨張した基準作動媒体と熱交換する形態で加熱するから、低温作動媒体を循環する低温ランキンサイクル部の温熱源を基準ランキンサイクル部の第１タービンで断熱膨張した基準作動媒体とできる。これにより、低温ランキンサイクル部の第２ポンプにて断熱圧縮された低温作動媒体は、海水等の比較的高温の加熱媒体と熱交換させる必要がなくなり、低温作動媒体を循環する低温ランキンサイクル部は、図５の右下のＴｓ線図に示されるように、非効率となる高温域にて作動せず、比較的効率の高い低温域にて作動することとなる。
これにより、Ｔｓ線図上で、ランキンサイクルで囲まれる面積は、従来技術（図５で左下図）に比べ、本発明（図５で右下図）の方が大きくすることができ、発電効率の向上を見込むことができる。

冷熱利用発電設備の更なる特徴構成は、
前記冷熱源媒体通流路は、前記冷熱源媒体を前記第２熱交換器に通流させた後に、前記熱交換器機構に通流させるように配設されている点にある。

上記特徴構成によれば、冷熱源媒体の冷熱を、低温作動媒体を循環する低温ランキンサイクル部で低温作動媒体の凝縮に用いた後に、基準作動媒体を循環する基準ランキンサイクル部で基準作動媒体の凝縮に用いることができ、冷熱源媒体の冷熱を、その温度域に近い作動媒体と熱交換させる形態で、効率良く回収して発電の用に供することができる。

冷熱利用発電設備としては、前記低温ランキンサイクル部において前記低温作動媒体への温熱の授熱は、前記熱交換機構での前記基準作動媒体のみにて実行されることが好ましい。
即ち、低温ランキンサイクル部の第２ポンプにて断熱圧縮された低温作動媒体は、海水等の比較的高温の加熱媒体と熱交換させず、比較的低温の基準ランキンサイクル部の第１タービンにて断熱膨張した基準作動媒体と熱交換させるから、低温作動媒体の保有する冷熱を、基準作動媒体にて良好に回収し、基準ランキンサイクル部での基準作動媒体の循環量を増加させ、基準ランキンサイクル部での発電効率をより高めることができる。

更に、冷熱利用発電設備としては、前記熱交換機構は、前記低温作動媒体と前記基準作動媒体とが熱交換する第３熱交換器と、前記第３熱交換器を通過後で前記第１ポンプを通過前の前記基準作動媒体と前記冷熱源媒体とを熱交換する第４熱交換器とから構成されていることが好ましい。
上記特徴構成を採用することにより、低温ランキンサイクル部の第２ポンプにて断熱圧縮された低温作動媒体を、海水等の比較的高温の加熱媒体と熱交換させず、比較的低温の基準ランキンサイクル部の第１タービンにて断熱膨張した基準作動媒体と熱交換させる構成を、比較的簡易な構成で、且つ容易に実現できる。

冷熱利用発電設備の更なる特徴構成は、
前記熱交換機構は、前記基準作動媒体と前記低温作動媒体とが熱交換すると共に前記基準作動媒体と前記冷熱源媒体とが熱交換するように構成されている単一の第５熱交換器から構成されている点にある。

上記特徴構成を採用することにより、低温ランキンサイクル部の第２ポンプにて断熱圧縮された低温作動媒体を、海水等の比較的高温の加熱媒体と熱交換させず、比較的低温の基準ランキンサイクル部の第１タービンにて断熱膨張した基準作動媒体と熱交換させる構成を、単一の熱交換器にて実現できるから、設備コストを抑制し、経済性を高めることができる。

冷熱利用発電設備としては、
前記冷熱源媒体は液化天然ガスであり、前記基準作動媒体がプロパンであり、前記低温作動媒体がエチレンであり、前記加熱媒体が海水であることが好ましい。

実施形態に係る冷熱利用発電設備の概略構成図 ランキンサイクルの発電効率を説明するためのグラフ図 ランキンサイクルを近似したカルノーサイクルにおいて、発電効率を説明するためのグラフ図 別実施形態に係る冷熱利用発電設備の概略構成図 従来技術と本願の実施形態との発電効率の差を説明するための概略図 従来技術に係る冷熱利用発電設備の概略構成図

本願に係る冷熱利用発電設備は、冷熱源媒体が保有する冷熱を動力源として駆動するランキンサイクル回路を有するものにおいて、比較的簡易な構成を維持して設備コストを低減しながらも、高い発電効率を発揮し得る冷熱利用発電設備に関する。以下、図面に基づいて冷熱利用発電設備の実施形態を説明する。

〔実施形態〕
当該実施形態に係る冷熱利用発電設備１００は、図１に示すように、基準ランキンサイクル部ＲＣ１と低温ランキンサイクル部ＲＣ２とから構成されている。
基準ランキンサイクル部ＲＣ１は、ランキンサイクルの作動圧力において、基準温度域（例えば、−４１℃以上８℃以下程度の温度域）で気体と液体との間で状態変化する基準作動媒体ＨＭ１（当該実施形態にあっては、プロパン）を循環する基準サイクル回路Ｃ１と、当該基準サイクル回路Ｃ１で液化した基準作動媒体ＨＭ１を断熱圧縮する第１ポンプＰ１と、第１ポンプＰ１にて断熱圧縮された基準作動媒体ＨＭ１を加熱媒体（当該実施形態にあっては、海水）との熱交換により加熱する第１熱交換器ＥＸ１と、当該第１熱交換器ＥＸ１により加熱され過熱蒸気となった基準作動媒体ＨＭ１を断熱膨張させて図示しない発電機を回転させ発電動力を出力する第１タービンＲＴ１と、当該第１タービンＲＴ１にて断熱膨張した基準作動媒体ＨＭ１を等温冷却する熱交換機構ＥＸとを有する。

低温ランキンサイクル部ＲＣ２は、上記作動圧力において上記基準温度域よりも低い低温度域（例えば、−１０３℃以上−４３℃以下の温度域）で状態変化する低温作動媒体ＨＭ２（当該実施形態にあっては、エチレン）を循環する低温サイクル回路Ｃ２と、当該低温サイクル回路Ｃ２で液化した低温作動媒体ＨＭ２を断熱圧縮する第２ポンプＰ２と、当該第２ポンプＰ２にて断熱圧縮された低温作動媒体ＨＭ２を少なくとも第１タービンＲＴ１にて断熱膨張した基準作動媒体ＨＭ１と熱交換することで加熱する熱交換機構ＥＸと、熱交換機構ＥＸにより加熱され過熱蒸気となった低温作動媒体ＨＭ２を断熱膨張させて図示しない発電機を回転させ発電動力を出力する第２タービンＲＴ２と、当該第２タービンＲＴ２にて断熱膨張した低温作動媒体ＨＭ２を等温冷却する第２熱交換器ＥＸ２とを備える。

当該実施形態にあっては、冷熱源媒体ＣＭとして液化天然ガスを採用しており、冷熱源媒体ＣＭを貯留する冷熱源媒体貯留タンクＬＴから第３ポンプＰ３にて圧送された冷熱源媒体ＣＭを、熱交換機構ＥＸにて少なくとも基準作動媒体ＨＭ１を冷却する冷熱源として通流させると共に、第２熱交換器ＥＸ２にて低温作動媒体ＨＭ２を冷却する冷熱源として通流させる冷熱源媒体通流路Ｌを備える。当該冷熱源媒体通流路Ｌは、冷熱源媒体ＣＭを第２熱交換器ＥＸ２に通流させた後に、熱交換機構ＥＸに通流させるように配設されている。

次に、当該実施形態における熱交換機構ＥＸに関し、説明を追加する。当該実施形態にあっては、熱交換機構ＥＸは、低温作動媒体ＨＭ２と基準作動媒体ＨＭ１とが熱交換する第３熱交換器ＥＸ３と、当該第３熱交換器ＥＸ３を通過後で第１ポンプＰ１を通過前の基準作動媒体ＨＭ１と冷熱源媒体ＣＭとを熱交換する第４熱交換器ＥＸ４とから構成されている。
更に、当該実施形態に係る冷熱利用発電設備１００にあっては、低温ランキンサイクル部ＲＣ２において低温作動媒体ＨＭ２への温熱の授熱は、熱交換機構ＥＸの第３熱交換器ＥＸ３での基準作動媒体ＨＭ１のみから実行されるように構成されている。
当該構成により、低温ランキンサイクル部ＲＣ２において、低温作動媒体ＨＭ２の温熱源は、基準ランキンサイクル部ＲＣ１の基準作動媒体ＨＭ１となるため、低温作動媒体ＨＭ２の保有する冷熱を、当該低温作動媒体ＨＭ２よりも高温側で作動する基準作動媒体ＨＭ１にて回収することで、図６に示す従来技術に比べ、冷熱を有効に利用でき、全体としての発電効率を高めることができる。

〔発電量に関するシミュレーション〕
図１に示す上記実施形態の冷熱利用発電設備１００による発電量と、図６に示す従来技術に係る冷熱利用発電設備３００による発電量を、シミュレーションにより試算した。シミュレーターとしては、ＵｎｉＳｉｍ Ｄｅｓｉｇｎ（ＨｏｎｅｙＷｅｌｌ社製）を用い、前提条件としては、冷熱源媒体貯留タンクＬＴから送出される冷熱源媒体ＣＭとしての液化天然ガスの温度を−１５３．０℃、圧力を８．５ＭｐａＧ、液化天然ガスの通流過程での圧力損失なし、第１熱交換器ＥＸ１（従来技術にあっては、第５熱交換器ＥＸ５を含む）における加熱媒体としての海水により加熱された後の作動媒体の温度を５℃、各熱交換器にて熱交換する流体間の最小温度差（ピンチポイント）が２℃、第１タービンＲＴ１及び第２タービンＲＴ２でのタービン効率が８０％であるとした。
この結果、図６に示す従来技術の冷熱利用発電設備３００においては、発電量が２５．１ｋＷｈ／ｔ（１ｔあたりの発電量）であるのに対し、上記実施形態に係る冷熱利用発電設備１００においては、発電量が２６．４ｋＷｈ／ｔとなり、計算上においては、上記実施形態に係る構成を採用することで、発電量（発電効率）が向上することが確認された。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態にあっては、熱交換機構ＥＸとして、低温作動媒体ＨＭ２と基準作動媒体ＨＭ１とが熱交換する第３熱交換器ＥＸ３と、当該第３熱交換器ＥＸ３を通過後で第１ポンプＰ１を通過前の基準作動媒体ＨＭ１と冷熱源媒体ＣＭとを熱交換する第４熱交換器ＥＸ４とから構成している例を示した。
しかしながら、熱交換機構ＥＸは、図４の冷熱利用発電設備２００に示すように、基準作動媒体ＨＭ１と低温作動媒体ＨＭ２とが熱交換すると共に基準作動媒体ＨＭ１と冷熱源媒体ＣＭとが熱交換するように構成されている単一の第５熱交換器ＥＸ５から構成しても構わない。
当該構成を採用することにより、例えば、上述の実施形態の冷熱利用発電設備１００に比べ、熱交換器の数を低減できるから、構成を簡素化して、設備コストを抑制し、経済性を高めることができる。
尚、当該別実施形態に係る冷熱利用発電設備２００を採用した場合であっても、シミュレーション上は、上述の実施形態と同一の発電量（発電効率）を発揮できることを確認している。

（２）上記実施形態において、第１熱交換器ＥＸ１にて、基準作動媒体ＨＭ１を加熱する加熱媒体は、海水である例を示した。
他の例としては、冷熱利用発電設備にコジェネレーションシステムを併設している場合等にあっては、エンジン等の排熱を保有するエンジン冷却水を加熱媒体として用いる構成を採用することができる。
また、基準作動媒体ＨＭ１及び低温作動媒体ＨＭ２の他の例を示すと、低温作動媒体ＨＭ２としては、エタン、Ｒ１３、Ｒ２３を好適に用いることができ、基準作動媒体ＨＭ１としては、プロピレン、Ｒ２２を好適に用いることができる。

（３）上記実施形態に係る基準ランキンサイクル部ＲＣ１のランキンサイクルは、図５の右下のＴｓ線図で、上方のランキンサイクルを描くように構成される。当該ランキンサイクルにて囲まれる面積は、大きい方が、基準ランキンサイクル部ＲＣ１でのランキンサイクルでの発電効率が高くなる。
説明を追加すると、上記実施形態に係る基準ランキンサイクル部ＲＣ１のランキンサイクル（図５の右下のＴｓ線図で上方のランキンサイクル）は、従来技術の第１ランキンサイクル部ＲＣ１のランキンサイクル（図５の左下のＴｓ線図の上方のランキンサイクル）よりも横長のランキンサイクルになることが好ましい。

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明の冷熱利用発電設備は、ＬＮＧ等の冷熱源媒体が保有する冷熱を動力源として駆動するランキンサイクル回路を有する冷熱利用発電設備において、比較的簡易な構成を維持して設備コストを低減しながらも、高い発電効率を発揮し得る冷熱利用発電設備として、有効に利用可能である。

１００ ：冷熱利用発電設備
２００ ：冷熱利用発電設備
Ｃ１ ：基準サイクル回路
Ｃ２ ：低温サイクル回路
ＣＭ ：冷熱源媒体
ＥＸ ：熱交換機構
ＥＸ１ ：第１熱交換器
ＥＸ２ ：第２熱交換器
ＥＸ３ ：第３熱交換器
ＥＸ４ ：第４熱交換器
ＥＸ５ ：第５熱交換器
ＨＭ１ ：基準作動媒体
ＨＭ２ ：低温作動媒体
Ｌ ：冷熱源媒体通流路
ＬＴ ：冷熱源媒体貯留タンク
Ｐ１ ：第１ポンプ
Ｐ２ ：第２ポンプ
Ｐ３ ：第３ポンプ
ＲＣ１ ：基準ランキンサイクル部
ＲＣ２ ：低温ランキンサイクル部
ＲＴ１ ：第１タービン
ＲＴ２ ：第２タービン

Claims (6)

1. ランキンサイクルの作動圧力において基準温度域で気体と液体との間で状態変化する基準作動媒体を循環する基準サイクル回路と、前記基準サイクル回路で液化した前記基準作動媒体を断熱圧縮する第１ポンプと、前記第１ポンプにて断熱圧縮された前記基準作動媒体を加熱媒体との熱交換により加熱する第１熱交換器と、前記第１熱交換器により加熱され過熱蒸気となった前記基準作動媒体を断熱膨張させて発電動力を出力する第１タービンと、前記第１タービンにて断熱膨張した前記基準作動媒体を等温冷却する熱交換機構とを有する基準ランキンサイクル部とを備えた冷熱利用発電設備であって、
   前記作動圧力において前記基準温度域よりも低い低温度域で前記状態変化する低温作動媒体を循環する低温サイクル回路と、前記低温サイクル回路で液化した前記低温作動媒体を断熱圧縮する第２ポンプと、前記第２ポンプにて断熱圧縮された前記低温作動媒体を少なくとも前記第１タービンにて断熱膨張した前記基準作動媒体と熱交換することで加熱する前記熱交換機構と、前記熱交換機構により加熱され過熱蒸気となった前記低温作動媒体を断熱膨張させて発電動力を出力する第２タービンと、前記第２タービンにて断熱膨張した前記低温作動媒体を等温冷却する第２熱交換器とを有する低温ランキンサイクル部と、
   冷熱源媒体貯留タンクから第３ポンプにて圧送された冷熱源媒体を、前記熱交換機構にて少なくとも前記基準作動媒体を冷却する冷熱源として通流させると共に、前記第２熱交換器にて前記低温作動媒体を冷却する冷熱源として通流させる冷熱源媒体通流路とを備える冷熱利用発電設備。
2. 前記冷熱源媒体通流路は、前記冷熱源媒体を前記第２熱交換器に通流させた後に、前記熱交換器機構に通流させるように配設されている請求項１に記載の冷熱利用発電設備。
3. 前記低温ランキンサイクル部において前記低温作動媒体への温熱の授熱は、前記熱交換機構での前記基準作動媒体のみにて実行される請求項１又は２に記載の冷熱利用発電設備。
4. 前記熱交換機構は、前記低温作動媒体と前記基準作動媒体とが熱交換する第３熱交換器と、前記第３熱交換器を通過後で前記第１ポンプを通過前の前記基準作動媒体と前記冷熱源媒体とを熱交換する第４熱交換器とから構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の冷熱利用発電設備。
5. 前記熱交換機構は、前記基準作動媒体と前記低温作動媒体とが熱交換すると共に前記基準作動媒体と前記冷熱源媒体とが熱交換するように構成されている単一の第５熱交換器から構成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の冷熱利用発電設備。
6. 前記冷熱源媒体は液化天然ガスであり、前記基準作動媒体がプロパンであり、前記低温作動媒体がエチレンであり、前記加熱媒体が海水である請求項１〜５の何れか一項に記載の冷熱利用発電設備。

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