JP2896423B2 - ランキンサイクル装置 - Google Patents
ランキンサイクル装置Info
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- JP2896423B2 JP2896423B2 JP63030648A JP3064888A JP2896423B2 JP 2896423 B2 JP2896423 B2 JP 2896423B2 JP 63030648 A JP63030648 A JP 63030648A JP 3064888 A JP3064888 A JP 3064888A JP 2896423 B2 JP2896423 B2 JP 2896423B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ボイラで発生させた蒸気で駆動する蒸気原
動機の出力を増加するに好適なランキンサイクル装置に
関する。
動機の出力を増加するに好適なランキンサイクル装置に
関する。
〔従来の技術〕 従来のランキンサイクル装置は、第７図に示されるよ
うに、基本的にはボイラ１、蒸気原動機３、復水器、給
水ポンプ５から構成されている（日本機械学会；機械光
学便覧、改訂第６版、11−62）。このボイラ１には一般
的に過熱器２が設置されている。
うに、基本的にはボイラ１、蒸気原動機３、復水器、給
水ポンプ５から構成されている（日本機械学会；機械光
学便覧、改訂第６版、11−62）。このボイラ１には一般
的に過熱器２が設置されている。
ボイラ１は駆動流体を加熱して蒸気を発生するもので
ある。このボイラ１から発生した高温高圧の飽和水蒸気
８は、過熱器２に導かれ、更に高温の高圧水蒸気９とな
って蒸気原動機３へ導かれる。蒸気原動機３へ導かれた
水蒸気９は、蒸気原動機３内で膨張して該蒸気原動機３
を駆動し、低温低圧の水蒸気10となり、復水器４へ導か
れる。復水器４へ導かれた水蒸気10は、冷却水13によっ
てて冷却され、凝縮水11となって返送ラインを流れる。
この水12は、給水ポンプ５によって加圧され、ボイラ１
へ戻される。
ある。このボイラ１から発生した高温高圧の飽和水蒸気
８は、過熱器２に導かれ、更に高温の高圧水蒸気９とな
って蒸気原動機３へ導かれる。蒸気原動機３へ導かれた
水蒸気９は、蒸気原動機３内で膨張して該蒸気原動機３
を駆動し、低温低圧の水蒸気10となり、復水器４へ導か
れる。復水器４へ導かれた水蒸気10は、冷却水13によっ
てて冷却され、凝縮水11となって返送ラインを流れる。
この水12は、給水ポンプ５によって加圧され、ボイラ１
へ戻される。
蒸気原動所の熱効率ηはボイラ１における受熱量に対
する蒸気原動機３の出力で定義される。第７図に示すよ
うな基本的サイクルにおいて、熱効率ηの向上には、つ
ぎの２方法がある。
する蒸気原動機３の出力で定義される。第７図に示すよ
うな基本的サイクルにおいて、熱効率ηの向上には、つ
ぎの２方法がある。
（１） 蒸気原動機へ供給される水蒸気９の温度、圧力
を高くする。
を高くする。
（２） 蒸気原動機から排出される水蒸気10の温度、圧
力を低くする。
力を低くする。
しかし、前者の方法は、ボイラ構造材の耐熱強度の問
題から、蒸気原動機へ供給する水蒸気９の最高温度は53
8〜566℃、最高圧力246atg（日本機械学会；機械工学便
覧；改訂第６版、13−121）が限界となっており、これ
ら温度及び圧力より高くなることは少ない。したがっ
て、蒸気原動機へ供給される水蒸気９の温度、圧力の増
加による熱効率の増加は、限界に来ている。
題から、蒸気原動機へ供給する水蒸気９の最高温度は53
8〜566℃、最高圧力246atg（日本機械学会；機械工学便
覧；改訂第６版、13−121）が限界となっており、これ
ら温度及び圧力より高くなることは少ない。したがっ
て、蒸気原動機へ供給される水蒸気９の温度、圧力の増
加による熱効率の増加は、限界に来ている。
蒸気原動機３から排出される水蒸気10の温度・圧力は
冷却水13の温度で決まる。水蒸気10の圧力は、通常冷却
水13の温度プラス５〜10℃における水蒸気の飽和圧力で
ある。このときの水蒸気10の温度は高温・高圧の水蒸気
９が、水蒸気10の圧力まで膨張したときの温度となる。
これより、蒸気原動機３出口の水蒸気10の温度、圧力を
低くすること（前記（２））による熱効率の増大には、
低温の冷却水を得る必要があり、低温の冷却水のない場
合は、出力の増加が期待できない状態にあった。
冷却水13の温度で決まる。水蒸気10の圧力は、通常冷却
水13の温度プラス５〜10℃における水蒸気の飽和圧力で
ある。このときの水蒸気10の温度は高温・高圧の水蒸気
９が、水蒸気10の圧力まで膨張したときの温度となる。
これより、蒸気原動機３出口の水蒸気10の温度、圧力を
低くすること（前記（２））による熱効率の増大には、
低温の冷却水を得る必要があり、低温の冷却水のない場
合は、出力の増加が期待できない状態にあった。
他の従来例としてカリーナサイクルが挙げられる。こ
れは冷温の冷却水を必要としないサイクルであり、アン
モニアをこの蒸気原動機の駆動媒体とし、この駆動媒体
を水で吸収することにより蒸気原動機３出口の圧力、温
度を低下するものである（例えば、MPS REVIEW;JANUARY
1987;19−23）。
れは冷温の冷却水を必要としないサイクルであり、アン
モニアをこの蒸気原動機の駆動媒体とし、この駆動媒体
を水で吸収することにより蒸気原動機３出口の圧力、温
度を低下するものである（例えば、MPS REVIEW;JANUARY
1987;19−23）。
第８図にカリーナサイクルのフローを示す。このサイ
クルは、ボイラ18、蒸気原動機20、加熱器21、吸収式復
水器22、フラッシュタンク23、復水器24、給液ポンプ2
5,26から構成されている。ボイラ18内には過熱器19が設
置される。駆動流体は、詳しくは、アンモニアと水の混
合流体である（アンモニア水を沸騰させると、共沸し、
アンモニアに水蒸気が含まれる）。
クルは、ボイラ18、蒸気原動機20、加熱器21、吸収式復
水器22、フラッシュタンク23、復水器24、給液ポンプ2
5,26から構成されている。ボイラ18内には過熱器19が設
置される。駆動流体は、詳しくは、アンモニアと水の混
合流体である（アンモニア水を沸騰させると、共沸し、
アンモニアに水蒸気が含まれる）。
ボイラ18から発生した高温高圧のアンモニアガス＋水
蒸気27は、過熱器19へ導かれ、更に高温の高圧アンモニ
アガス＋水蒸気28の混合ガスとなって蒸気原動機20へ導
かれる。蒸気原動機20へ導かれたアンモニアガス＋水蒸
気28は、蒸気原動機20内で膨張して低温低圧のアンモニ
アガス＋水蒸気29となり、加熱器21へ導かれる。加熱器
21へ導かれたアンモニアガス＋水蒸気29は、吸収式復水
器22から出たアンモニア水33を加熱沸騰させ、自らは大
部分が凝縮してアンモニア水＋アンモニアガス30とな
り、吸収式復水器22へ導かれる。そして、気体として残
ったアンモニアガスは低濃度のアンモニア水35に吸収さ
せる。このときの吸収熱は冷却水37を加熱し、系外へ出
る。吸収式復水器22において、アンモニアガスを吸収し
た低濃度のアンモニア水35は加熱器21からのアンモニア
水＋アンモニアガス30と混合した後、給液ポンプ25によ
って大部分が加熱器21へ移送され、高温のアンモニアガ
ス＋水蒸気29からの加熱によってアンモニアガス＋アン
モニア水34となり、フラッシュタンク23へ導かれる。フ
ラッシュタンク23へ導かれたアンモニア水＋アンモニア
ガス34は、フラッシュ蒸発によってアンモニアガス＋水
蒸気36と低濃度のアンモニア水35に分離され、それぞ
れ、復水器24、吸収式復水器22へ導かれる。復水器44に
導かれたアンモニアガス＋水蒸気36は、冷却水38に熱を
奪われて凝縮する。この凝縮液はアンモニア濃度が高い
ため、濃度調整を目的として吸収式復水器22からの低濃
度アンモニア水32が混入される。復水器24で濃度調整さ
れたアンモニア水39は、給液ポンプ26によってボイラ18
へ供給される。
蒸気27は、過熱器19へ導かれ、更に高温の高圧アンモニ
アガス＋水蒸気28の混合ガスとなって蒸気原動機20へ導
かれる。蒸気原動機20へ導かれたアンモニアガス＋水蒸
気28は、蒸気原動機20内で膨張して低温低圧のアンモニ
アガス＋水蒸気29となり、加熱器21へ導かれる。加熱器
21へ導かれたアンモニアガス＋水蒸気29は、吸収式復水
器22から出たアンモニア水33を加熱沸騰させ、自らは大
部分が凝縮してアンモニア水＋アンモニアガス30とな
り、吸収式復水器22へ導かれる。そして、気体として残
ったアンモニアガスは低濃度のアンモニア水35に吸収さ
せる。このときの吸収熱は冷却水37を加熱し、系外へ出
る。吸収式復水器22において、アンモニアガスを吸収し
た低濃度のアンモニア水35は加熱器21からのアンモニア
水＋アンモニアガス30と混合した後、給液ポンプ25によ
って大部分が加熱器21へ移送され、高温のアンモニアガ
ス＋水蒸気29からの加熱によってアンモニアガス＋アン
モニア水34となり、フラッシュタンク23へ導かれる。フ
ラッシュタンク23へ導かれたアンモニア水＋アンモニア
ガス34は、フラッシュ蒸発によってアンモニアガス＋水
蒸気36と低濃度のアンモニア水35に分離され、それぞ
れ、復水器24、吸収式復水器22へ導かれる。復水器44に
導かれたアンモニアガス＋水蒸気36は、冷却水38に熱を
奪われて凝縮する。この凝縮液はアンモニア濃度が高い
ため、濃度調整を目的として吸収式復水器22からの低濃
度アンモニア水32が混入される。復水器24で濃度調整さ
れたアンモニア水39は、給液ポンプ26によってボイラ18
へ供給される。
この従来技術になるカリーナサイクルは、可燃性、毒
性（0.5〜１％容積比の濃度で30分以内に致命的害毒を
及ぼす）を有するアンモニアを使用している。また、第
８図に示すように、複雑な構成フローをしていることか
ら、実用化には幾多の技術的問題の解決が必要である。
性（0.5〜１％容積比の濃度で30分以内に致命的害毒を
及ぼす）を有するアンモニアを使用している。また、第
８図に示すように、複雑な構成フローをしていることか
ら、実用化には幾多の技術的問題の解決が必要である。
上記従来技術のうち、前者のランキンサイクルは、ボ
イラ１及び蒸気原動機３の構造材の耐熱性の問題あるい
は復水器の冷却水の温度低下にも限界があること等か
ら、現状の発電効率を上回ることが困難な状況にある。
また、上記従来技術のうち、後者のカリーナサイクル
は、熱効率の向上が期待できるが、複雑な構成フローと
アンモニアの取り扱いから、実用化には幾多の問題を解
決する必要がある。
イラ１及び蒸気原動機３の構造材の耐熱性の問題あるい
は復水器の冷却水の温度低下にも限界があること等か
ら、現状の発電効率を上回ることが困難な状況にある。
また、上記従来技術のうち、後者のカリーナサイクル
は、熱効率の向上が期待できるが、複雑な構成フローと
アンモニアの取り扱いから、実用化には幾多の問題を解
決する必要がある。
本発明の目的は、簡単な構成フローによって、蒸気原
動機から排出される駆動媒体である蒸気の温度、圧力を
低下し、これにより、蒸気原動機の熱効率ηの向上が期
待できると共に、吸収剤溶液を水と臭化リチウム又は塩
化リチウムの組合せからなる溶液としたことに伴う問題
点を同時に解決したランキンサイクル装置を提供するこ
とにある。
動機から排出される駆動媒体である蒸気の温度、圧力を
低下し、これにより、蒸気原動機の熱効率ηの向上が期
待できると共に、吸収剤溶液を水と臭化リチウム又は塩
化リチウムの組合せからなる溶液としたことに伴う問題
点を同時に解決したランキンサイクル装置を提供するこ
とにある。
本発明は、蒸気原動機を駆動する媒体である蒸気と、
この蒸気を吸収した吸収剤溶液を加熱して前記蒸気を発
生する蒸気発生手段と、前記蒸気が導入されて駆動する
蒸気原動機と、この蒸気原動機を通過した蒸気が導入さ
れて該蒸気を前記吸収剤溶液に吸収する復水器と、この
復水器を出た吸収剤溶液を前記蒸気発生手段に返送する
返送ラインと、前記吸収剤溶液を循環サイクル中で加熱
されて前記蒸気原動機を駆動する媒体のみが蒸気となる
成分の組合せからなる溶液とし、蒸気発生手段に蒸気を
発生した残りの前記吸収剤溶液を前記復水器に導入して
前記蒸気と気液接触させる分岐ラインを設けたランキン
サイクル装置であって、前記吸収剤溶液は水と臭化リチ
ウム又は塩化リチウムの組合せからなる溶液であり、前
記蒸気発生手段はドラムの液面上に蒸気室を形成し、且
つ更に気液分離器を備えたことを特徴とするものであ
る。
この蒸気を吸収した吸収剤溶液を加熱して前記蒸気を発
生する蒸気発生手段と、前記蒸気が導入されて駆動する
蒸気原動機と、この蒸気原動機を通過した蒸気が導入さ
れて該蒸気を前記吸収剤溶液に吸収する復水器と、この
復水器を出た吸収剤溶液を前記蒸気発生手段に返送する
返送ラインと、前記吸収剤溶液を循環サイクル中で加熱
されて前記蒸気原動機を駆動する媒体のみが蒸気となる
成分の組合せからなる溶液とし、蒸気発生手段に蒸気を
発生した残りの前記吸収剤溶液を前記復水器に導入して
前記蒸気と気液接触させる分岐ラインを設けたランキン
サイクル装置であって、前記吸収剤溶液は水と臭化リチ
ウム又は塩化リチウムの組合せからなる溶液であり、前
記蒸気発生手段はドラムの液面上に蒸気室を形成し、且
つ更に気液分離器を備えたことを特徴とするものであ
る。
すなわち、吸収式復水器を有するランキンサイクルを
構成すること、蒸気原動機の駆動媒体である蒸気とこの
蒸気を吸収する吸収剤溶液の組み合わせには、循環サイ
クル中で加熱されて蒸気原動機の駆動媒体のみが蒸気と
なるもの、すなわち沸騰状態において混在しにくいもの
である、水と臭化リチウム又は塩化リチウムの組み合わ
せを用いること、吸収式復水器から排出される吸収剤溶
液の各成分への分離及び再生をボイラ等の蒸気発生手段
において行うこと、及び該蒸気発生手段はドラムの液面
上に蒸気室を形成し、且つ更に気液分離器を備え、これ
により原気原動機へ供給する蒸気に臭化リチウムが同伴
しないように、ボイラにおいて気液分離を十分に行える
ようにしたものである。
構成すること、蒸気原動機の駆動媒体である蒸気とこの
蒸気を吸収する吸収剤溶液の組み合わせには、循環サイ
クル中で加熱されて蒸気原動機の駆動媒体のみが蒸気と
なるもの、すなわち沸騰状態において混在しにくいもの
である、水と臭化リチウム又は塩化リチウムの組み合わ
せを用いること、吸収式復水器から排出される吸収剤溶
液の各成分への分離及び再生をボイラ等の蒸気発生手段
において行うこと、及び該蒸気発生手段はドラムの液面
上に蒸気室を形成し、且つ更に気液分離器を備え、これ
により原気原動機へ供給する蒸気に臭化リチウムが同伴
しないように、ボイラにおいて気液分離を十分に行える
ようにしたものである。
蒸気原動機を駆動する蒸気を吸収剤溶液を用いて吸収
するため、蒸気原動機出口の温度、圧力が低下し、蒸気
原動所の熱効率が向上する。蒸気原動機の駆動媒体であ
る蒸気と吸収剤溶液の組合せが、前記吸収剤溶液を循環
サイクル中で加熱したとき、前記蒸気原動機を駆動する
媒体のみが蒸気となる成分の組合せとしたことから、例
えば吸収剤溶液を臭化リチウム溶液としたとき、その溶
液はボイラに供給され、そこで加熱されて蒸気原動機の
駆動媒体のみが蒸気（水蒸気）となり、臭化リチウム自
体は蒸気とならない。そして、蒸気（水蒸気）を発生し
て濃縮された残りの吸収剤溶液は、分岐ラインを通って
吸収式復水器に供給され、蒸気原動機を通過した前記蒸
気と気液接触して、該蒸気を吸収し、ほぼ元の濃度の吸
収剤溶液となる。従って、第８図のカリーナサイクルの
構成のような濃度調整用配管系が不要であり、また、加
熱気21、フラッシュタンク23、復水器24が不要となる。
するため、蒸気原動機出口の温度、圧力が低下し、蒸気
原動所の熱効率が向上する。蒸気原動機の駆動媒体であ
る蒸気と吸収剤溶液の組合せが、前記吸収剤溶液を循環
サイクル中で加熱したとき、前記蒸気原動機を駆動する
媒体のみが蒸気となる成分の組合せとしたことから、例
えば吸収剤溶液を臭化リチウム溶液としたとき、その溶
液はボイラに供給され、そこで加熱されて蒸気原動機の
駆動媒体のみが蒸気（水蒸気）となり、臭化リチウム自
体は蒸気とならない。そして、蒸気（水蒸気）を発生し
て濃縮された残りの吸収剤溶液は、分岐ラインを通って
吸収式復水器に供給され、蒸気原動機を通過した前記蒸
気と気液接触して、該蒸気を吸収し、ほぼ元の濃度の吸
収剤溶液となる。従って、第８図のカリーナサイクルの
構成のような濃度調整用配管系が不要であり、また、加
熱気21、フラッシュタンク23、復水器24が不要となる。
尚、蒸気と吸収剤溶液の組合せに水蒸気と臭化リチウ
ム溶液の組み合わせ等を用いると、ボイラ等の蒸気発生
手段を中心に腐食の問題が発生する。しかし、この腐食
問題に対しては、臭化リチウム溶液への水酸化リチウム
の添加量を増加すること、ボイラ構成材にクロムを有す
る材料（例えばSUS304）を用いることにより対策でき
る。また、蒸気原動機へ供給する蒸気に臭化リチウムが
同伴しないように、ボイラにおいて気液分離を十分に行
う必要がある。この問題に対して、ドラムの液面上に十
分な蒸気室を設けることバッフルプレート、サイクロン
又は、ワイヤメッシュ等の気液分離機器を取り付けるこ
とにより対策可能である。
ム溶液の組み合わせ等を用いると、ボイラ等の蒸気発生
手段を中心に腐食の問題が発生する。しかし、この腐食
問題に対しては、臭化リチウム溶液への水酸化リチウム
の添加量を増加すること、ボイラ構成材にクロムを有す
る材料（例えばSUS304）を用いることにより対策でき
る。また、蒸気原動機へ供給する蒸気に臭化リチウムが
同伴しないように、ボイラにおいて気液分離を十分に行
う必要がある。この問題に対して、ドラムの液面上に十
分な蒸気室を設けることバッフルプレート、サイクロン
又は、ワイヤメッシュ等の気液分離機器を取り付けるこ
とにより対策可能である。
第１図に本発明に係る一実施例の吸収式復水器を用い
たランキンサイクル装置の基本フローを示す。このサイ
クルは、基本的には、ボイラ50、蒸気原動機51、吸収式
復水器52及び給液ポンプ53から構成される。ボイラ50に
は、過熱器を設置してもよい。
たランキンサイクル装置の基本フローを示す。このサイ
クルは、基本的には、ボイラ50、蒸気原動機51、吸収式
復水器52及び給液ポンプ53から構成される。ボイラ50に
は、過熱器を設置してもよい。
ボイラ50には、蒸気原動機51を駆動する流体の蒸気を
吸収した吸収剤溶液57が供給され、この吸収剤溶液57
は、加熱され、沸騰し、吸収していた駆動媒体の蒸気54
を放出し、濃度が上昇した吸収剤溶液が残る。放出され
た蒸気54は、蒸気原動機51へ導かれ、この内部で膨張し
て蒸気原動機51を駆動し、自らは低温低圧の蒸気55とな
り、吸収式復水器52へ導かれる。ボイラ50の出口には蒸
気54を発生した残りの吸収剤溶液を吸収式復水器52に導
入して前記蒸気55と気液接触させる分岐ライン62が設け
られている。すなわち、吸収式復水器52へ導かれた蒸気
55は、ボイラ50から排出された分岐ライン62を流れてき
た吸収剤溶液70に気液接触して吸収される。このときの
吸収熱は、冷却水63に棄てられる。蒸気55を吸収した吸
収剤溶液56は、吸収式復水器52から排出され、溶液ポン
プ53によってボイラ50に戻される。
吸収した吸収剤溶液57が供給され、この吸収剤溶液57
は、加熱され、沸騰し、吸収していた駆動媒体の蒸気54
を放出し、濃度が上昇した吸収剤溶液が残る。放出され
た蒸気54は、蒸気原動機51へ導かれ、この内部で膨張し
て蒸気原動機51を駆動し、自らは低温低圧の蒸気55とな
り、吸収式復水器52へ導かれる。ボイラ50の出口には蒸
気54を発生した残りの吸収剤溶液を吸収式復水器52に導
入して前記蒸気55と気液接触させる分岐ライン62が設け
られている。すなわち、吸収式復水器52へ導かれた蒸気
55は、ボイラ50から排出された分岐ライン62を流れてき
た吸収剤溶液70に気液接触して吸収される。このときの
吸収熱は、冷却水63に棄てられる。蒸気55を吸収した吸
収剤溶液56は、吸収式復水器52から排出され、溶液ポン
プ53によってボイラ50に戻される。
吸収剤溶液である蒸気と吸収剤の組み合わせは、吸収
剤溶液を循環サイクル中で加熱したとき、蒸気原動機を
駆動する媒体のみが蒸気となる成分の組合せから成る溶
液であればよい。そして、つぎのような性質を有するも
のが望ましい。
剤溶液を循環サイクル中で加熱したとき、蒸気原動機を
駆動する媒体のみが蒸気となる成分の組合せから成る溶
液であればよい。そして、つぎのような性質を有するも
のが望ましい。
（１） 吸収剤溶液は、蒸気の強い吸収力を有する。
（２） 化学的に安定である。
（３） 粘度が低く、熱伝導率が高い。
（４） 毒性がなく、引火性、爆発性の危険が少ない。
この組合せについては、水−臭化リチウム溶液、水−
塩化リチウム溶液、水−水酸化カリウム溶液等が適す
る。
塩化リチウム溶液、水−水酸化カリウム溶液等が適す
る。
本発明の一実施例において、水−臭化リチウム溶液の
組み合わせを用いると、蒸気原動機51の駆動媒体である
蒸気54,55は水蒸気となり、吸収剤溶液は臭化リチウム
水溶液となる。
組み合わせを用いると、蒸気原動機51の駆動媒体である
蒸気54,55は水蒸気となり、吸収剤溶液は臭化リチウム
水溶液となる。
以下、水−臭化リチウム溶液の組み合わせを用いて記
述する。第４図に臭化リチウム水溶液のデューリンク線
図を示す。臭化リチウム水溶液の飽和温度は、臭化リチ
ウム濃度が高くなるに従って、高くなる。吸収剤溶液5
6,57は、希釈臭化リチウム水溶液となり、分岐ライン62
中の吸収剤溶液62は濃縮臭化リチウム水溶液となる。
述する。第４図に臭化リチウム水溶液のデューリンク線
図を示す。臭化リチウム水溶液の飽和温度は、臭化リチ
ウム濃度が高くなるに従って、高くなる。吸収剤溶液5
6,57は、希釈臭化リチウム水溶液となり、分岐ライン62
中の吸収剤溶液62は濃縮臭化リチウム水溶液となる。
一実施例として、ボイラの圧力が16ata、冷却水63の
温度が40℃、希釈臭化リチウム水溶液及び濃縮臭化リチ
ウム水溶液の臭化リチウム濃度を、それぞれ、59％,68
％とする。この条件では吸収式復水器52内圧力は、第４
図の臭化リチウム濃度59％、温度40℃＋αの点Ｃの圧力
0.01ataとなる。
温度が40℃、希釈臭化リチウム水溶液及び濃縮臭化リチ
ウム水溶液の臭化リチウム濃度を、それぞれ、59％,68
％とする。この条件では吸収式復水器52内圧力は、第４
図の臭化リチウム濃度59％、温度40℃＋αの点Ｃの圧力
0.01ataとなる。
本実施例において、ボイラ50から発生する水蒸気54、
濃縮臭化リチウムの温度及び圧力は、第４図のＢ点で示
される。310℃、16ataである。310℃、16ataの水蒸気
は、蒸気原動機51において0.01ataまで断熱膨張する
が、このとき、完全な断熱膨張であると、第６図（水蒸
気のエンタルピ・エントロピ線図）に示される点Ｂの状
態となる。この点Ｂの状態は７℃、0.01ataである。こ
のとき、蒸気原動機51の入口及び出口における水蒸気の
エンタルピがそれぞれ730Kca/kg（第６図,A点）、465
Kca/kg（第６図,B点）であることから、蒸気原動機51
の出力は、1kgの蒸気流量当たり265Kcaとなる。
濃縮臭化リチウムの温度及び圧力は、第４図のＢ点で示
される。310℃、16ataである。310℃、16ataの水蒸気
は、蒸気原動機51において0.01ataまで断熱膨張する
が、このとき、完全な断熱膨張であると、第６図（水蒸
気のエンタルピ・エントロピ線図）に示される点Ｂの状
態となる。この点Ｂの状態は７℃、0.01ataである。こ
のとき、蒸気原動機51の入口及び出口における水蒸気の
エンタルピがそれぞれ730Kca/kg（第６図,A点）、465
Kca/kg（第６図,B点）であることから、蒸気原動機51
の出力は、1kgの蒸気流量当たり265Kcaとなる。
一方、第７図に示した従来のランキンサイクル装置で
は、ボイラ１から出た水蒸気条件が310℃、16ata、復水
器４における冷却水13の温度が40℃とすると、復水器４
内の圧力は0.12ata（飽和温度50℃）となる。このとき
の、蒸気原動機３の入口及び出口における水蒸気のエン
タルピがそれぞれ730Kca/kg（第６図,A点）、530Kca
/kg（第５図,E点）であることから、蒸気原動機３の
出力は、1kgの蒸気流量当たり200Kca/kgとなる。
は、ボイラ１から出た水蒸気条件が310℃、16ata、復水
器４における冷却水13の温度が40℃とすると、復水器４
内の圧力は0.12ata（飽和温度50℃）となる。このとき
の、蒸気原動機３の入口及び出口における水蒸気のエン
タルピがそれぞれ730Kca/kg（第６図,A点）、530Kca
/kg（第５図,E点）であることから、蒸気原動機３の
出力は、1kgの蒸気流量当たり200Kca/kgとなる。
本発明に係る一実施例においては、蒸気原動機51へ供
給される蒸気1kg当りの蒸気原動機出力は、従来例の200
Kca/kgから265Kca/kgと増加できるため著しい熱効
率向上効果が得られる。また、過熱器を設置することな
く、過熱蒸気を得ることもできる。このため、従来装置
では、起動時において過熱器内を十分な流量の蒸気が流
れるまで低熱負荷で運転する必要があったが、本発明に
おいては、このような低熱負荷運転が不要となる。した
がって、本発明は起動時間を短縮できる効果も得られ
る。
給される蒸気1kg当りの蒸気原動機出力は、従来例の200
Kca/kgから265Kca/kgと増加できるため著しい熱効
率向上効果が得られる。また、過熱器を設置することな
く、過熱蒸気を得ることもできる。このため、従来装置
では、起動時において過熱器内を十分な流量の蒸気が流
れるまで低熱負荷で運転する必要があったが、本発明に
おいては、このような低熱負荷運転が不要となる。した
がって、本発明は起動時間を短縮できる効果も得られ
る。
ところで、第１図に示した実施例では、ボイラ50にお
ける加熱量が多い欠点を有している。ボイラ50へ供給さ
れる希釈臭化リチウム溶液（吸収剤溶液57）は低温であ
り、ボイラ50から排出される濃縮臭化リチウム溶液（吸
収剤溶液70）は高温である。このため、第１図の実施例
では、ボイラ50において吸収剤溶液57の溶液を昇温する
ために、多くの熱量が必要となっている。
ける加熱量が多い欠点を有している。ボイラ50へ供給さ
れる希釈臭化リチウム溶液（吸収剤溶液57）は低温であ
り、ボイラ50から排出される濃縮臭化リチウム溶液（吸
収剤溶液70）は高温である。このため、第１図の実施例
では、ボイラ50において吸収剤溶液57の溶液を昇温する
ために、多くの熱量が必要となっている。
本発明の実施例を第２図に示す。本実施例は、ボイラ
50へ供給される吸収剤溶液57をボイラ50から排出される
吸収剤溶液70と熱交換するように、分岐ライ62と返送ラ
インとを交叉させ、そこに熱交換器65を設置したもので
ある。この熱交換器65の設置により、ボイラ50へ供給さ
れる吸収剤溶液57の温度は、50℃から約250℃程度まで
高くすることができ、これにより、ボイラ50の入熱量は
減少させることができ、熱効率が高くなる。
50へ供給される吸収剤溶液57をボイラ50から排出される
吸収剤溶液70と熱交換するように、分岐ライ62と返送ラ
インとを交叉させ、そこに熱交換器65を設置したもので
ある。この熱交換器65の設置により、ボイラ50へ供給さ
れる吸収剤溶液57の温度は、50℃から約250℃程度まで
高くすることができ、これにより、ボイラ50の入熱量は
減少させることができ、熱効率が高くなる。
表１に、従来技術によるランキンサイクルと本発明に
係る実施例の第１図と第２図（熱交換器付き）の吸収式
復水器ランキンサイクルの性能を比較して示す。
係る実施例の第１図と第２図（熱交換器付き）の吸収式
復水器ランキンサイクルの性能を比較して示す。
表１に示すように、本発明に係る熱交換器を有する吸
収式復水器ランキンサイクルの熱効率は従来のランキン
サイクルの熱効率29％より高い37％である。
収式復水器ランキンサイクルの熱効率は従来のランキン
サイクルの熱効率29％より高い37％である。
本発明の更に他実施例を第３図に示す。本実施例は、
ボイラ50から吸収式復水器52へ流れる濃縮吸収剤溶液70
の分岐ライ62に液体タービン66、吸収式復水器52からボ
イラ50へ流れる希釈吸収剤溶液である吸収剤溶液57の返
送ラインにポンプ67を設置し、この液体タービン66の出
力をポンプ67の動力として使用するものである。
ボイラ50から吸収式復水器52へ流れる濃縮吸収剤溶液70
の分岐ライ62に液体タービン66、吸収式復水器52からボ
イラ50へ流れる希釈吸収剤溶液である吸収剤溶液57の返
送ラインにポンプ67を設置し、この液体タービン66の出
力をポンプ67の動力として使用するものである。
本実施例によれば、吸収式復水器52からボイラへの吸
収剤溶液57の輸送動力の約70％を液体タービン66とポン
プの67の組み合わせによって賄うことができることか
ら、給液ポンプ53の容量を前記第１図及び第２図に示し
た実施例の約30％に減少できる。
収剤溶液57の輸送動力の約70％を液体タービン66とポン
プの67の組み合わせによって賄うことができることか
ら、給液ポンプ53の容量を前記第１図及び第２図に示し
た実施例の約30％に減少できる。
本発明によれば、蒸気原動機出口の蒸気の温度・圧力
を従来のランキンサイクルに比較して低下できることか
ら、蒸気原動機の出力を大幅に増加できる効果がある。
また、この蒸気原動所のボイラには、場合によって、過
熱器の設置が不要となる効果がある。
を従来のランキンサイクルに比較して低下できることか
ら、蒸気原動機の出力を大幅に増加できる効果がある。
また、この蒸気原動所のボイラには、場合によって、過
熱器の設置が不要となる効果がある。
第１図は本発明に係るランキンサイクル装置の一実施例
の基本構成図、第２図及び第３図は本発明に係る各々異
なる実施例の基本構成図、第４図は臭化リチウム溶液の
デューリング線図、第５図はエンタルピー線図、第６図
は水蒸気のエントロピー・エンタルピ線図、第７図及び
第８図は各々異なる従来技術の基本構成図である。 50……ボイラ、51……蒸気原動機、 52……復水器、54,55……蒸気（駆動媒体）、 56,57……吸収剤溶液、62……分岐ライン、 65……熱交換器、66……液体タービン、 67……ポンプ、70……吸収剤溶液。
の基本構成図、第２図及び第３図は本発明に係る各々異
なる実施例の基本構成図、第４図は臭化リチウム溶液の
デューリング線図、第５図はエンタルピー線図、第６図
は水蒸気のエントロピー・エンタルピ線図、第７図及び
第８図は各々異なる従来技術の基本構成図である。 50……ボイラ、51……蒸気原動機、 52……復水器、54,55……蒸気（駆動媒体）、 56,57……吸収剤溶液、62……分岐ライン、 65……熱交換器、66……液体タービン、 67……ポンプ、70……吸収剤溶液。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加来 宏行 広島県呉市宝町３番36号 バブコツク日 立株式会社呉研究所内 (72)発明者 成田 恒雄 東京都千代田区大手町２丁目６番２号 バブコツク日立株式会社内 (72)発明者 高鷹 生男 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日 立株式会社呉工場内 (56)参考文献 特開 昭59−122784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−4441（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01K 25/00 F01K 9/00
Claims (3)
- 【請求項１】蒸気原動機を駆動する媒体である蒸気と、
この蒸気を吸収した吸収剤溶液を加熱して前記蒸気を発
生する蒸気発生手段と、前記蒸気が導入されて駆動する
蒸気原動機と、この蒸気原動機を通過した蒸気が導入さ
れて該蒸気を前記吸収剤溶液に吸収する復水器と、この
復水器を出た吸収剤溶液を前記蒸気発生手段に返送する
返送ラインと、前記吸収剤溶液を循環サイクル中で加熱
されて前記蒸気原動機を駆動する媒体のみが蒸気となる
成分の組合せからなる溶液とし、蒸気発生手段に蒸気を
発生した残りの前記吸収剤溶液を前記復水器に導入して
前記蒸気と気液接触させる分岐ラインを設けたランキン
サイクル装置であって、前記吸収剤溶液は水と臭化リチ
ウム又は塩化リチウムの組合せからなる溶液であり、前
記蒸気発生手段はドラムの液面上に蒸気室を形成し、且
つ更に気液分離器を備えたことを特徴とするランキンサ
イクル装置。 - 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、分岐ライ
ンと返送ラインとを熱交換器を介して交叉させたランキ
ンサイクル装置。 - 【請求項３】特許請求の範囲第１項において、分岐ライ
ン中に液体タービンを配設し、返送ライン中に前記液体
タービンの出力で駆動するポンプを設けたランキンサイ
クル装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030648A JP2896423B2 (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | ランキンサイクル装置 |
| US07/308,812 US5007240A (en) | 1987-12-18 | 1989-02-09 | Hybrid Rankine cycle system |
| EP89102240A EP0328103A1 (en) | 1988-02-12 | 1989-02-09 | Hybrid rankine cycle system |
| KR1019890001577A KR890013315A (ko) | 1988-02-12 | 1989-02-11 | 하이브리드 랭킨 사이클 시스템 |
| CN 89100754 CN1035705A (zh) | 1988-02-12 | 1989-02-11 | 混合式兰金(rankine)循环系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63030648A JP2896423B2 (ja) | 1988-02-12 | 1988-02-12 | ランキンサイクル装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01208502A JPH01208502A (ja) | 1989-08-22 |
| JP2896423B2 true JP2896423B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=12309628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63030648A Expired - Fee Related JP2896423B2 (ja) | 1987-12-18 | 1988-02-12 | ランキンサイクル装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2896423B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105257353A (zh) * | 2015-10-13 | 2016-01-20 | 雷衍章 | 吸收式循环系统及循环方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008175212A (ja) * | 2008-04-09 | 2008-07-31 | Ebara Corp | タービン発電機 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3666246A (en) * | 1970-04-07 | 1972-05-30 | Westinghouse Electric Corp | Cooling system |
| JPS59122784A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-16 | Daikin Ind Ltd | 動力回収システム |
-
1988
- 1988-02-12 JP JP63030648A patent/JP2896423B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105257353A (zh) * | 2015-10-13 | 2016-01-20 | 雷衍章 | 吸收式循环系统及循环方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01208502A (ja) | 1989-08-22 |
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