JP2971239B2 - 水素酸素燃焼蒸気タービン機関 - Google Patents
水素酸素燃焼蒸気タービン機関Info
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- JP2971239B2 JP2971239B2 JP4095338A JP9533892A JP2971239B2 JP 2971239 B2 JP2971239 B2 JP 2971239B2 JP 4095338 A JP4095338 A JP 4095338A JP 9533892 A JP9533892 A JP 9533892A JP 2971239 B2 JP2971239 B2 JP 2971239B2
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- oxygen
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/005—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the working fluid being steam, created by combustion of hydrogen with oxygen
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は復水器からの水素抽出に
水素吸蔵合金を用いた水素酸素燃焼蒸気タービン機関に
関する。
水素吸蔵合金を用いた水素酸素燃焼蒸気タービン機関に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図２は従来の水素酸素燃焼蒸気タービン
機関の系統図である。
機関の系統図である。
【０００３】図において、１は水素タンク、２は酸素タ
ンク、３は水素ポンプ、４は酸素ポンプ、５は気化器、
６は燃焼器（蒸気発生器）、７は蒸気タービン、８は動
力系、９は再生器、１０は復水器、１１は給水ポンプ、
１２は水タンク、１３は水素圧縮機である。
ンク、３は水素ポンプ、４は酸素ポンプ、５は気化器、
６は燃焼器（蒸気発生器）、７は蒸気タービン、８は動
力系、９は再生器、１０は復水器、１１は給水ポンプ、
１２は水タンク、１３は水素圧縮機である。
【０００４】水中航走体或いは発電プラントを対象とし
た水素酸素燃焼蒸気タービン機関は、水素と酸素を燃焼
器６で反応させ、高温の蒸気を得た後、水で減温、適当
な温度に制御してタービン７で仕事を行なわせる。ター
ビン排気は再生器９で、燃焼器６内に注入する水を加熱
した後、復水器１０に入る。復水後の水は給水ポンプ１
１によって、一部は水タンク１２に送られ、一部は前述
の再生器９を経て、燃焼器６に送られる。
た水素酸素燃焼蒸気タービン機関は、水素と酸素を燃焼
器６で反応させ、高温の蒸気を得た後、水で減温、適当
な温度に制御してタービン７で仕事を行なわせる。ター
ビン排気は再生器９で、燃焼器６内に注入する水を加熱
した後、復水器１０に入る。復水後の水は給水ポンプ１
１によって、一部は水タンク１２に送られ、一部は前述
の再生器９を経て、燃焼器６に送られる。
【０００５】水素と酸素は化学当量比で混合反応させる
が、実用的には酸素を完全に燃焼させるために水素を若
干過剰に供給する。このとき排気される未反応の水素は
復水器１０に蓄積するが、系内圧力が上昇し、熱効率の
低下を来たす。そこで、従来は復水器１０から抽出した
水素を水素圧縮機１３で所定の圧力に圧縮し、燃焼器６
へ再循環させる方法を採っている。
が、実用的には酸素を完全に燃焼させるために水素を若
干過剰に供給する。このとき排気される未反応の水素は
復水器１０に蓄積するが、系内圧力が上昇し、熱効率の
低下を来たす。そこで、従来は復水器１０から抽出した
水素を水素圧縮機１３で所定の圧力に圧縮し、燃焼器６
へ再循環させる方法を採っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の水素酸素燃
焼蒸気タービン機関には解決すべき次の課題があった。
焼蒸気タービン機関には解決すべき次の課題があった。
【０００７】即ち、上記従来の機関では復水器１０の抽
出水素の圧縮機１３は消費動力が大きく、相応して形状
も大きく、特に水中航走体用動力源としては狭い空間に
配置する都合上、その大きさが障害となりやすいという
問題があった。さらに振動、騒音の発生源となりやすい
という問題もあった。
出水素の圧縮機１３は消費動力が大きく、相応して形状
も大きく、特に水中航走体用動力源としては狭い空間に
配置する都合上、その大きさが障害となりやすいという
問題があった。さらに振動、騒音の発生源となりやすい
という問題もあった。
【０００８】本発明は上記問題解決のため、水素吸蔵合
金を利用して水素を抽出する、可動部を有しない水素除
去装置を備えた水素酸素燃焼蒸気タービン機関を提供す
ることを目的とする。
金を利用して水素を抽出する、可動部を有しない水素除
去装置を備えた水素酸素燃焼蒸気タービン機関を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
手段として、燃焼器で酸素と過剰な水素とを反応させて
その反応熱で発生させた蒸気でタービンを回転して動力
を得るとともにタービン排気を復水器で復水して再び燃
焼器に還流し蒸気源とする水素酸素燃焼蒸気タービン機
関において、排気に随伴して復水器に到来した水素を燃
焼器へ還流させる抽出管と、同抽出管に介装された水素
吸蔵合金を内蔵する密閉容器よりなる水素除去装置と、
上記水素吸蔵合金を冷却・加熱可能に設けられた冷却・
可熱手段とを具備してなることを特徴とする水素酸素燃
焼蒸気タービン機関を提供しようとするものである。
手段として、燃焼器で酸素と過剰な水素とを反応させて
その反応熱で発生させた蒸気でタービンを回転して動力
を得るとともにタービン排気を復水器で復水して再び燃
焼器に還流し蒸気源とする水素酸素燃焼蒸気タービン機
関において、排気に随伴して復水器に到来した水素を燃
焼器へ還流させる抽出管と、同抽出管に介装された水素
吸蔵合金を内蔵する密閉容器よりなる水素除去装置と、
上記水素吸蔵合金を冷却・加熱可能に設けられた冷却・
可熱手段とを具備してなることを特徴とする水素酸素燃
焼蒸気タービン機関を提供しようとするものである。
【００１０】
【作用】本発明は上記のように構成されるので次の作用
を有する。
を有する。
【００１１】即ち、復水器の抽出管に水素吸蔵合金を充
填した水素除去装置を取り付けることにより、復水器よ
り抽出した水素を吸蔵する、このとき吸蔵は発熱反応で
あるので冷却・加熱手段により冷却する。冷却・加熱手
段は予め水素吸蔵合金層内に要部を埋め込まれている。
水素吸蔵合金の水素吸蔵量が飽和に達すると、冷却・加
熱手段により冷却から加熱に切換へて水素吸蔵合金を加
熱、水素を放出させ、温度を調節して所定の圧力に昇
圧、燃焼器に戻す。水素吸蔵合金は水素を吸蔵或いは放
出するとき、固有の温度と圧力の関係を有しているの
で、適切な合金を選定することによって、系の熱源の温
度に対して水素を所要の圧力に昇圧することができる。
填した水素除去装置を取り付けることにより、復水器よ
り抽出した水素を吸蔵する、このとき吸蔵は発熱反応で
あるので冷却・加熱手段により冷却する。冷却・加熱手
段は予め水素吸蔵合金層内に要部を埋め込まれている。
水素吸蔵合金の水素吸蔵量が飽和に達すると、冷却・加
熱手段により冷却から加熱に切換へて水素吸蔵合金を加
熱、水素を放出させ、温度を調節して所定の圧力に昇
圧、燃焼器に戻す。水素吸蔵合金は水素を吸蔵或いは放
出するとき、固有の温度と圧力の関係を有しているの
で、適切な合金を選定することによって、系の熱源の温
度に対して水素を所要の圧力に昇圧することができる。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例を図１により説明する。な
お、従来例と同様の構成部材には同符号を付し、説明を
省略する。
お、従来例と同様の構成部材には同符号を付し、説明を
省略する。
【００１３】図１は本実施例の系統図で、図において、
１４は、復水器１０からの水素の抽出管１８に介装され
た水素除去装置でその内部には、所定の圧力と低温域で
は水素を吸着し、かつ、別の所定の圧力と高温域では吸
着した水素を放出する水素吸蔵合金が充填されている。
１４は、復水器１０からの水素の抽出管１８に介装され
た水素除去装置でその内部には、所定の圧力と低温域で
は水素を吸着し、かつ、別の所定の圧力と高温域では吸
着した水素を放出する水素吸蔵合金が充填されている。
【００１４】１５ａ〜１５ｅは諸配管開閉用の弁、１６
は上記水素吸蔵合金に水素を吸着させる際に水素吸蔵合
金を冷却するための冷却管、１７は吸着した水素を放出
させる際に水素吸蔵合金を加熱するための加熱管で、蒸
気タービン７の排気を導くように配管されている。１８
は復水器１０に刻々、蓄積される水素を水素除去装置１
４を介して燃焼器６へ還流させるための抽出管である。
その他の構成は従来例の図２から水素圧縮機１３とその
管路を除去した構成と同様である。
は上記水素吸蔵合金に水素を吸着させる際に水素吸蔵合
金を冷却するための冷却管、１７は吸着した水素を放出
させる際に水素吸蔵合金を加熱するための加熱管で、蒸
気タービン７の排気を導くように配管されている。１８
は復水器１０に刻々、蓄積される水素を水素除去装置１
４を介して燃焼器６へ還流させるための抽出管である。
その他の構成は従来例の図２から水素圧縮機１３とその
管路を除去した構成と同様である。
【００１５】次に上記構成の作用について説明する。
【００１６】水素を少量含んだ蒸気タービン７の排気は
再生器９を経て復水器１０に入る。不凝縮ガスである水
素はこの復水器１０に貯っていくので既述した通り機関
の熱効率は低下する。そこで水素を抽出するため、復水
器１０の抽出管１８に設けられた弁１５ｄ、蒸気タービ
ン７から再生器９への弁１５ａ、冷却管１６の弁１５ｃ
を開き、加熱管１７の弁１５ｂ、抽出管１８下流側（水
素除去装置１４より見て）の弁１５ｅを閉じる。
再生器９を経て復水器１０に入る。不凝縮ガスである水
素はこの復水器１０に貯っていくので既述した通り機関
の熱効率は低下する。そこで水素を抽出するため、復水
器１０の抽出管１８に設けられた弁１５ｄ、蒸気タービ
ン７から再生器９への弁１５ａ、冷却管１６の弁１５ｃ
を開き、加熱管１７の弁１５ｂ、抽出管１８下流側（水
素除去装置１４より見て）の弁１５ｅを閉じる。
【００１７】この結果、抽出管１８を復水器１０から水
素が流れて水素除去装置１４に達し、冷却管１６を流れ
る冷媒によって冷却された水素吸蔵合金に吸着される。
一方、蒸気タービン７からの排気は再生器９へ流れ、加
熱管１７への流れは止められるので、水素除去装置１４
の水素吸蔵合金は専ら冷却管１６によって冷却され、水
素吸着反応熱によって昇温することなく、水素吸蔵を続
ける。
素が流れて水素除去装置１４に達し、冷却管１６を流れ
る冷媒によって冷却された水素吸蔵合金に吸着される。
一方、蒸気タービン７からの排気は再生器９へ流れ、加
熱管１７への流れは止められるので、水素除去装置１４
の水素吸蔵合金は専ら冷却管１６によって冷却され、水
素吸着反応熱によって昇温することなく、水素吸蔵を続
ける。
【００１８】そして、水素吸蔵量が飽和状態になると、
今度は水素除去装置１４から燃焼器６へ水を送るため
（循環させるため）、弁１５ａ，１５ｂ，１５ｅを開
き、弁１５ｃ，１５ｄを閉じる。この結果、冷却管１６
は流れが止まり、加熱管１７に高温の排気が流れて水素
除去装置１４の水素吸蔵合金は加熱され、水素を昇圧、
放出し、抽出管１８（下流側）を経て燃焼器６へ水素を
送り出す。このようにして水素の余剰分は燃焼器６、復
水器１０、水素除去装置１４、燃焼器６と、圧縮機を必
要とすることなく循環する。
今度は水素除去装置１４から燃焼器６へ水を送るため
（循環させるため）、弁１５ａ，１５ｂ，１５ｅを開
き、弁１５ｃ，１５ｄを閉じる。この結果、冷却管１６
は流れが止まり、加熱管１７に高温の排気が流れて水素
除去装置１４の水素吸蔵合金は加熱され、水素を昇圧、
放出し、抽出管１８（下流側）を経て燃焼器６へ水素を
送り出す。このようにして水素の余剰分は燃焼器６、復
水器１０、水素除去装置１４、燃焼器６と、圧縮機を必
要とすることなく循環する。
【００１９】以上の通り、本実施例によれば、圧縮機を
用いることなく、水素除去装置１４の水素吸蔵合金に順
序だてて、吸蔵、放出させることにより系内を水素循環
させることができるので、狭い空間内であっても容易に
設置できるという利点がある。
用いることなく、水素除去装置１４の水素吸蔵合金に順
序だてて、吸蔵、放出させることにより系内を水素循環
させることができるので、狭い空間内であっても容易に
設置できるという利点がある。
【００２０】また、可動部がなく、振動、騒音の問題が
生じないという利点がある。
生じないという利点がある。
【００２１】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されるので次
の効果を有する。
の効果を有する。
【００２２】即ち、水素吸蔵合金と系の熱の一部使って
効率良く抽出水素を昇圧できる。
効率良く抽出水素を昇圧できる。
【００２３】また、水素吸蔵合金を用いているため装置
は極めてコンパクトになり、狭い空間にも容易に配置で
きる。
は極めてコンパクトになり、狭い空間にも容易に配置で
きる。
【００２４】また、可動部が無く、従来の振動、騒音の
問題が解消される。
問題が解消される。
【図１】本発明の一実施例の系統図、
【図２】従来例の系統図である。
１ 水素タンク ２ 酸素タンク ５ 気化器 ６ 燃焼器（蒸気発生器） ７ 蒸気タービン ９ 再生器 １０ 復水器 １２ 水タンク １４ 水素除去装置 １５ａ〜１５ｅ 弁 １６ 冷却管 １７ 加熱管 １８ 抽出管
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01K 25/00 F01K 9/00 F28B 9/10 F28D 20/00
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼器で酸素と過剰な水素とを反応させ
てその反応熱で発生させた蒸気でタービンを回転して動
力を得るとともにタービン排気を復水器で復水して再び
燃焼器に還流し蒸気源とする水素酸素燃焼蒸気タービン
機関において、排気に随伴して復水器に到来した水素を
燃焼器へ還流させる抽出管と、同抽出管に介装された水
素吸蔵合金を内蔵する密閉容器よりなる水素除去装置
と、上記水素吸蔵合金を冷却・加熱可能に設けられた冷
却・可熱手段とを具備してなることを特徴とする水素酸
素燃焼蒸気タービン機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095338A JP2971239B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 水素酸素燃焼蒸気タービン機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4095338A JP2971239B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 水素酸素燃焼蒸気タービン機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05296010A JPH05296010A (ja) | 1993-11-09 |
| JP2971239B2 true JP2971239B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=14134923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4095338A Expired - Fee Related JP2971239B2 (ja) | 1992-04-15 | 1992-04-15 | 水素酸素燃焼蒸気タービン機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2971239B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110926231A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-27 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种高效空冷系统 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3454372B2 (ja) * | 1994-02-04 | 2003-10-06 | 石川島播磨重工業株式会社 | クローズドサイクルガスタービンの燃焼方法及び装置 |
| JP3611596B2 (ja) * | 1994-04-27 | 2005-01-19 | 財団法人電力中央研究所 | 水素燃焼タービンシステム |
| WO1996007019A2 (en) * | 1994-08-31 | 1996-03-07 | Westinghouse Electric Corporation | A method of burning hydrogen in a gas turbine power plant |
| JP3095735B2 (ja) * | 1999-03-23 | 2000-10-10 | 三菱重工業株式会社 | 動力発生装置 |
| ITMI20110243A1 (it) * | 2011-02-18 | 2012-08-19 | Exergy Orc S R L | Impianto e processo co-generativo per la produzione di energia tramite ciclo rankine organico |
| JP2012179512A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Omega:Kk | 電解処理方法 |
| DE102021114942A1 (de) * | 2021-06-10 | 2022-12-15 | RWE Technology International GmbH | Verfahren zum Erzeugen von elektrischer Energie |
| DE102022213535A1 (de) | 2022-12-13 | 2024-06-13 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Dampfturbinenanlage sowie Kondensator/Wärmetauscher für eine solche Dampfturbinenanlage |
-
1992
- 1992-04-15 JP JP4095338A patent/JP2971239B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110926231A (zh) * | 2019-12-10 | 2020-03-27 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 一种高效空冷系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05296010A (ja) | 1993-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990727 |
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