JP2018535356A - パワー生成のためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決方法】本発明は、燃焼室(10)をタービン(22)の外側に配置し、直列に接続された複数のコンプレッサから、高圧の水蒸気パルスにより補助される燃焼プロセスを実行するために空気が加熱された上で前記燃焼室へと排出される空気室に、圧縮空気を供給するというアイデアに基づく。
Description
Claims (22)
- 1つ以上のコンプレッサ(24)と接続されたタービン(22)であって、前記接続は前記タービン(22)に供給されたエネルギーを回転可能なパワーシャフト(51)の機械的エネルギーに変換し、及び1つ以上のコンプレッサ(24)により空気を圧縮するためにされる、タービン(22)と、
燃料タンク(30)からの燃料、及び圧縮空気を受け取って燃焼プロセスを始動し、及び前記タービンのロータを回転させることでパワーシャフト(51)を回転させるために燃焼生成物を前記タービン(22)にアウトプットするよう調整された燃焼室(10)と、
前記燃焼室(10)へと前記燃料を供給するための1つ以上のインプットバルブ(101)と、
前記燃焼室(10)へと前記圧縮空気を供給するための1つ以上のインプットバルブ(102)と、及び、
前記燃焼プロセスを制御するために、前記1つ以上の燃料インプットバルブ(101)及び前記1つ以上の圧縮空気インプットバルブ(102)を制御するための、制御ユニットとを有する
パワー生成システムにおいて、
システムはさらに空気室(27)であって、前記空気室(27)内の空気を加熱するための手段を有する空気室(27)を含み、
前記空気室(27)は1つ以上のコンプレッサ(24)からの圧縮空気を受け取り、前記圧縮空気を加熱して、加熱された圧縮空気を前記燃焼室(10)に排出するよう調整される
ことを特徴とする、パワー生成システム。 - 前記空気室(27)はさらに流体により前記空気室(27)を冷却するための手段を含むことを特徴とする、
請求項1に記載のパワー生成システム。 - 前記空気室(27)はさらに、周囲の空気又は加熱空気を流すことで前記空気室(27)内の空気を加熱又は冷却するために、前記空気室(27)内に1つ以上のエアダクトを含むことを特徴とする、
請求項1又は2に記載のパワー生成システム。 - システムはさらに、
排出燃焼生成物からの熱を水蒸気へと伝えるためにタービン(22)からの燃焼生成物排出と熱的に相互作用する熱交換器(42)と、
前記タービン(22)に水蒸気を供給するための1つ以上のインプットバルブ(103、104、114)と、及び、
前記タービン(22)に水蒸気を供給して時間依存な水蒸気の注入を発生するために、前記1つ以上のインプットバルブ(103、104)を制御する制御ユニットとを含むことを特徴とする、
請求項1〜3のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - システムはさらに、
水蒸気を蓄積するための水蒸気タンク(34)と、
前記水蒸気を水に凝縮するための凝縮器(50)と、
前記水を蓄積するための水タンク(36)と、及び、
前記水を前記水タンク(36)から前記熱交換器(42)へとポンプで吸い出すことで前記水を蒸発させて、前記水蒸気タンク(34)に流入するよう調整された水蒸気とするための手段とを含むことを特徴とする、
請求項1〜4のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - 燃焼室(10)が圧縮フェーズ及び膨張フェーズを含むサイクルで動作するよう調整されていることを特徴とする、
請求項1〜5のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - 前記燃焼室(10)が交互に現れる2つのサイクルで動作するよう調整されていることを特徴とし、
第1のサイクルは燃料が前記燃焼室に供給される燃焼サイクルであり、
第2のサイクルは燃焼室を冷却するための流体が燃焼室を通って流れるよう調整される冷却サイクルである、
請求項1〜6のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - システムは、複数の空気室であって、前記空気室内の空気を加熱する手段を有する複数の空気室を含むことを特徴とし、
前記複数の空気室の各々は、前記1つ以上のコンプレッサ(24)の特定の圧縮ステージから圧縮空気を受け取り、前記圧縮空気を加熱して、加熱圧縮空気を所定の順番で前記燃焼室(10)へと排出するよう調整されている、
請求項1〜7のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - システムが、電力を発生するために前記パワーシャフト(51)によって駆動される発電機(26)を含むことを特徴とする、
請求項1〜8のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - システムがさらに、1つ以上のコンプレッサ(24)からの圧縮空気を蓄積し、及び前記圧縮空気を前記燃焼室(10)へと供給するための空気タンク(32)を含むことを特徴とする、
請求項1〜9のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - システムで使用される燃料が以下の群のうちの1つであることを特徴とする:
炭化水素燃料、ディーゼル、ガソリン、エタノール、天然ガス、液化天然ガス、並びに、水素及び一酸化炭素の混合物
請求項1〜10のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - 前記空気室(27)は直列に接続されたコンプレッサ(24)の各圧縮ステージからの圧縮空気を蓄積し、前記圧縮空気を前記燃焼室(10)に供給するよう調整されていることを特徴とする、
請求項1〜10のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - システムが、前記燃焼室(10)に導入されるのに先立って前記圧縮空気を予熱するための加熱手段(40)を含むことを特徴とする、
請求項1〜12のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - 前記制御ユニットが、単一の燃焼サイクル内にシステムへの複数の水蒸気注入パルスを発生するために、前記1つ以上のインプットバルブ(103、104、114)を制御するよう調整されることを特徴とする、
請求項1〜13のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - システムは、燃焼前室であって、前記燃焼前室内の燃料混合物に点火して燃焼プロセスを始動するための、燃焼前室を含むことを特徴とする、
請求項1〜14のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - 前記1つ以上の制御可能なインプットバルブは、定期的な燃焼プロセスが特定のガス発振の振動数と適合して互いに増幅するように制御するよう調整されることを特徴とする、
請求項1〜15のいずれか1つに記載のパワー生成システム。 - 燃焼室(10)に圧縮空気のインプットを供給するステップと、
前記燃焼室(10)に燃料のインプットを供給するステップと、
パワーを生成するために、前記燃焼室(10)からの燃焼生成物及び圧縮空気の流れのアウトプットをタービン(22)へと供給するステップと、
前記燃焼室(10)のために空気を圧縮するための1つ以上のコンプレッサ(24)を操作するステップと、及び、
前記燃焼室内で燃焼プロセスのサイクルを動作させるための圧縮空気及び燃料の前記燃焼室への前記インプットを制御するステップであって、圧縮空気及び燃料の前記インプットの前記制御は時間に依存する、時間依存制御ステップとを含み、
前記1つ以上のコンプレッサ(24)から空気室(27)への圧縮空気を蓄積するステップと、
前記空気室(27)内の前記圧縮空気を加熱するステップと、
加熱された前記圧縮空気を前記空気室(27)から前記燃焼室(10)へと排出するステップとによって特徴づけられる、
パワーを生成するための方法。 - 前記燃焼室(10)への圧縮空気の前記インプットを、燃焼プロセスのサイクルが特定のガス発振の周波数と適合して互いに増幅するように制御するステップによって特徴付けられる、
請求項17に記載の方法。 - 方法がさらに、
水蒸気を生成して加熱するために燃焼プロセスから熱を抽出するステップと、及び、
システムへの水蒸気のパルス型インプットを供給し制御するステップとを含むことによって特徴付けられる、
請求項17又は18に記載の方法。 - 前記インプットの前記時間依存制御ステップが、前記燃焼室(10)への水蒸気又は水のパルスを生成するステップを含むことを特徴とする、
請求項17〜19のいずれか1つに記載の方法。 - 方法は、イジェクタ(12)のインプットバルブを制御して、前記燃焼室(10)及び前記タービン(22)の間の前記イジェクタ(12)への水蒸気又は水のパルスを生成するステップを含むことを特徴とする、
請求項17〜20のいずれか1つに記載の方法。 - 方法がさらに、メイン排出バルブが閉じられている間に余分な水蒸気及び燃焼生成物を前記燃焼室から洗い流すステップを含むことを特徴とし、前記燃焼室は第2の排出バルブ(112)を通って低圧タービンへと流れる圧縮空気のインプットにより洗い流される、
請求項17〜21のいずれか1つに記載の方法。
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