JP5382562B1

JP5382562B1 - Net Zero Energy Next Generation Ship

Info

Publication number: JP5382562B1
Application number: JP2013148895A
Authority: JP
Inventors: 武史畑中
Original assignee: 武史畑中
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: JP2015010601A

Abstract

【課題】熱源水の低位熱エネルギーを利用したネットゼロエネルギー次世代船舶を提供することを目的とする。
【解決手段】低位熱エネルギーを有する熱源水に浮揚する浮体建造物（１０ａ）と、該浮体建造物に搭載されていて所定圧で封入されることにより低沸点で蒸発可能な作動流体と冷媒とをそれぞれ循環させる密閉動力サイクル（１５）とヒートポンプ（ＨＰ）と、該密閉動力サイクルに蓄電電力を供給する蓄電ユニットとを有するエネルギー変換装置（１２）を備えていて、該ヒートポンプにおいて低位熱回収熱交換器（１０Ｂ）により該低位熱エネルギーを利用して該冷媒から冷媒蒸気を生成し、該冷媒蒸気を冷媒圧縮機（Ｐ２）により圧縮して高温高圧冷媒を生成し、該高温高圧冷媒の熱を該密閉動力サイクルの該作動流体に伝達して低温高圧冷媒を生成し、該低温高圧冷媒を膨張手段により減圧膨張させて低温低圧冷媒を生成し、該低温低圧冷媒を蒸発させて冷熱を発生させ、該密閉動力サイクルにおいて該ヒートポンプから受熱した作動流体を流体圧縮機（Ｐ１）により圧縮して高温高圧作動流体を生成し、該蓄電電力をパルス電源（２８）に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力により高エンタルピー変換器（４２）を通電発熱させることにより該作動流体の受熱温度よりも高い所定温度に昇温させ、該高温高圧作動流体を該高エンタルピー変換器と接触させることにより高エンタルピー超臨界流体を生成し、当該高エンタルピー超臨界流体により回転式流体機械（４０）のロータリーピストン本体（２００）を作動させて機械エネルギーを発生させ、該ロータリーピストン本体の出力軸を介して該機械エネルギーの一部で該冷媒圧縮機と該流体圧縮機を駆動し、該回転式流体機械の膨張ガスを該ヒートポンプの該冷熱により冷却し、該機械エネルギーの残部により推進装置（１１）を駆動することを特徴とするネットゼロエネルギー次世代船舶を提供する。
【選択図】図１ＢAn object of the present invention is to provide a net zero energy next-generation ship that uses low thermal energy of heat source water.
SOLUTION: A floating structure (10a) that floats in a heat source water having low thermal energy, a working fluid and a refrigerant that are mounted on the floating structure and can be evaporated at a low boiling point by being sealed at a predetermined pressure. Each having a sealed power cycle (15) and a heat pump (HP), and an energy conversion device (12) having a power storage unit for supplying stored power to the sealed power cycle. A refrigerant vapor is generated from the refrigerant using the lower thermal energy by the exchanger (10B), and the refrigerant vapor is compressed by a refrigerant compressor (P2) to generate a high-temperature and high-pressure refrigerant. Is transmitted to the working fluid of the hermetic power cycle to generate a low-temperature and high-pressure refrigerant, and the low-temperature and high-pressure refrigerant is decompressed and expanded by expansion means to generate a low-temperature and low-pressure refrigerant. The hot and low pressure refrigerant is evaporated to generate cold heat, the working fluid received from the heat pump in the sealed power cycle is compressed by a fluid compressor (P1) to generate a high temperature and high pressure working fluid, and the stored power is supplied to a pulse power source ( 28) to generate a pulsed power, and the high enthalpy converter (42) is energized and heated by the pulsed power to raise the temperature to a predetermined temperature higher than the heat receiving temperature of the working fluid, and the high temperature and high pressure operation. A high enthalpy supercritical fluid is generated by contacting a fluid with the high enthalpy transducer, and mechanical energy is generated by operating the rotary piston body (200) of the rotary fluid machine (40) with the high enthalpy supercritical fluid. And driving the refrigerant compressor and the fluid compressor with a part of the mechanical energy via the output shaft of the rotary piston body. And, the inflation gas in the rotary fluid machine is cooled by cold heat of the heat pump, to provide a net zero energy next generation vessels and drives propulsion device (11) by the remainder of the mechanical energy.
[Selection] Figure 1B

Description

本発明は船舶に関し、さらには、地球環境にやさしいネットゼロエネルギー推進次世代船舶に関する。 The present invention relates to a ship, and further to a next-generation ship that promotes net zero energy that is friendly to the global environment.

近年、船舶における温室効果ガス排出削減対策が緊急の課題となっており、その有効な解決策が望まれている。特許文献１には、船舶に太陽光発電装置、風力発電装置及び水流発電装置等の自然エネルギー利用及び既存動力利用の混合発電システムを搭載することで内燃機関の小型化を図り、地球温暖化防止に貢献することが提案されている。 In recent years, greenhouse gas emission reduction measures for ships have become an urgent issue, and effective solutions are desired. In Patent Document 1, the internal combustion engine is miniaturized by installing a mixed power generation system using natural energy and existing power such as a solar power generation device, a wind power generation device, and a water current power generation device on a ship, thereby preventing global warming. It has been proposed to contribute to

特許文献２には、船体の船首部分にインレットタービンを配置し、船体の航行方向に対抗して船首部分に衝突する波動エネルギーを利用してタービンを駆動することにより海水の波動エネルギーを回収するようした再生可能エネルギー回収装置が提案されている。 In Patent Document 2, an inlet turbine is arranged at the bow portion of the hull, and the wave energy of seawater is recovered by driving the turbine using wave energy that collides with the bow portion against the navigation direction of the hull. Renewable energy recovery devices have been proposed.

公開特許公報第２００９−１６１０３２号Published Patent Publication No. 2009-161032 米国特許公開公報第２０１２／０２８０５０４号US Patent Publication No. 2012/0280504

ところで、特許文献１で開示された自然エネルギー利用及び既存動力利用の混合発電システムを搭載した船舶では、自然エネルギー利用発電設備に膨大な費用がかかっていた。しかも、内燃機関の利用を停止することができないため、運行コストを下げることが困難であり、しかも、船舶におけるディーゼルエンジンによる船体の振動・騒音を抑制することができなかった。特許文献２で開示された再生可能エネルギー回収装置を備えた船舶では、船体の船首部分に衝突する波動エネルギーから回収可能なエネルギー量は小さいため、船体自身の動力源として利用することができなかった。 By the way, in a ship equipped with a mixed power generation system using natural energy and existing power disclosed in Patent Document 1, a huge amount of cost is required for a natural energy-based power generation facility. In addition, since the use of the internal combustion engine cannot be stopped, it is difficult to reduce operating costs, and furthermore, vibration and noise of the hull due to the diesel engine in the ship cannot be suppressed. In a ship equipped with a renewable energy recovery device disclosed in Patent Document 2, the amount of energy that can be recovered from the wave energy that collides with the bow portion of the hull is small, and thus cannot be used as a power source for the hull itself. .

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、船体の振動・騒音を大幅に抑制しながら、水の低位熱エネルギーを利用して推進用の動力及び電力に変換することが可能なネットゼロエネルギー次世代船舶を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and can be converted into propulsion power and power using low thermal energy of water while greatly suppressing vibration and noise of the hull. The purpose is to provide a next-generation ship with a strong net zero energy.

請求項１に記載された第１発明によれば、ネットゼロエネルギー次世代船舶が、低位熱エネルギーを有する熱源水に浮揚する浮体建造物と、該浮体建造物に搭載されていて所定圧で封入されることにより低沸点で蒸発可能な作動流体と冷媒とをそれぞれ循環させる密閉動力サイクルとヒートポンプと、該密閉動力サイクルに蓄電電力を供給する蓄電ユニットとを有するエネルギー変換装置を備えていて、該ヒートポンプにおいて低位熱回収熱交換器により該低位熱エネルギーを利用して該冷媒から冷媒蒸気を生成し、該冷媒蒸気を冷媒圧縮機により圧縮して高温高圧冷媒を生成し、該高温高圧冷媒の熱を該密閉動力サイクルの該作動流体に伝達して低温高圧冷媒を生成し、該低温高圧冷媒を膨張手段により減圧膨張させて低温低圧冷媒を生成し、該低温低圧冷媒を蒸発させて冷熱を発生させ、該密閉動力サイクルにおいて該ヒートポンプから受熱した作動流体を流体圧縮機により圧縮して高温高圧作動流体を生成し、該蓄電電力をパルス電源に供給することでパルス電力を生成し、該パルス電力により高エンタルピー変換器を通電発熱させることにより該作動流体の受熱温度よりも高い所定温度に昇温させ、該高温高圧作動流体を該高エンタルピー変換器と接触させることにより高エンタルピー超臨界流体を生成し、当該高エンタルピー超臨界流体により回転式流体機械のロータリーピストン本体を作動させて機械エネルギーを発生させ、該ロータリーピストン本体の出力軸を介して該機械エネルギーの一部で該冷媒圧縮機と該流体圧縮機を駆動し、該回転式流体機械の膨張ガスを該ヒートポンプの該冷熱により冷却し、該機械エネルギーの残部により推進装置を駆動することを特徴とする。 According to the first invention described in claim 1, a net zero energy next-generation ship floats on a heat source water having low thermal energy, and is mounted on the floating structure and sealed at a predetermined pressure. An energy conversion device having a sealed power cycle and a heat pump for circulating a working fluid that can be evaporated at a low boiling point and a refrigerant, and a power storage unit that supplies stored power to the sealed power cycle, In the heat pump, the lower heat recovery heat exchanger uses the lower heat energy to generate refrigerant vapor from the refrigerant, compresses the refrigerant vapor with a refrigerant compressor to generate a high-temperature high-pressure refrigerant, and heat of the high-temperature high-pressure refrigerant. Is transmitted to the working fluid of the hermetic power cycle to generate a low-temperature and high-pressure refrigerant, and the low-temperature and high-pressure refrigerant is decompressed and expanded by expansion means to generate a low-temperature and low-pressure refrigerant. The low-temperature and low-pressure refrigerant is evaporated to generate cold, and the working fluid received from the heat pump in the sealed power cycle is compressed by a fluid compressor to generate a high-temperature and high-pressure working fluid, and the stored power is supplied to the pulse power supply To generate a pulsed power and to heat the high enthalpy converter with the pulsed power to raise the temperature to a predetermined temperature higher than the heat receiving temperature of the working fluid, and to convert the high temperature and high pressure working fluid into the high enthalpy converter. To produce a high enthalpy supercritical fluid, actuate a rotary piston body of a rotary fluid machine with the high enthalpy supercritical fluid to generate mechanical energy, and output the mechanical energy via an output shaft of the rotary piston body. The refrigerant compressor and the fluid compressor are driven by a part of mechanical energy, and the expansion gas of the rotary fluid machine is used. It cooled with cold heat of the heat pump, and drives the propulsion device by the remainder of the mechanical energy.

請求項２に記載された発明によれば、請求項１記載の構成に加えて、好ましくは、該機械エネルギーの一部を発電機に供給して発電電力を発生させ、該発電電力の一部を該パルス電源のための蓄電用電力として該蓄電ユニットに循環させて蓄電することを特徴とする。 According to the invention described in claim 2, in addition to the configuration described in claim 1, preferably, a part of the mechanical energy is supplied to a generator to generate generated power, and a part of the generated power is generated. Is stored in the power storage unit as power storage power for the pulse power supply.

請求項３に記載された発明によれば、請求項１又は２記載の構成に加えて、該エネルギー変換装置において、該高温高圧作動流体をバッファアキュムレータで一時的に貯蔵し、該回転式流体機械のロータリーピストン本体の膨張行程の略全期間中に制御弁を連続的に開放して該高温高圧作動流体を該高エンタルピー変換器に供給し、該バッファアキュムレータと該制御弁とを該回転式流体機械のロータリーピストン本体のスタータとして機能させることを特徴とする。 According to the invention described in claim 3, in addition to the configuration described in claim 1 or 2, in the energy conversion device, the high-temperature and high-pressure working fluid is temporarily stored in the buffer accumulator, and the rotary fluid machine During substantially the entire expansion stroke of the rotary piston body, the control valve is continuously opened to supply the high-temperature and high-pressure working fluid to the high enthalpy converter, and the buffer accumulator and the control valve are connected to the rotary fluid. It functions as a starter for the rotary piston body of the machine.

請求項４に記載された発明によれば、請求項３に記載の構成に加えて、該高エンタルピー変換器が、ケーシングと、該ケーシングに形成されていて該流体圧縮機と該回転式流体機械のロータリーピストン本体とに連通するエンタルピー増倍室と、該エンタルピー増倍室に収納された通電発熱体とを備え、該通電発熱体が該パルス電力により通電して該作動流体の受熱温度よりも数倍以上高い所定温度に昇温することを特徴とする。 According to the invention described in claim 4, in addition to the configuration described in claim 3, the high enthalpy converter is formed in the casing, the fluid compressor and the rotary fluid machine formed in the casing. An enthalpy multiplying chamber communicating with the rotary piston main body, and an energizing heating element housed in the enthalpy multiplying chamber, wherein the energizing heating element is energized by the pulse power and is more than the heat receiving temperature of the working fluid. The temperature is raised to a predetermined temperature several times higher.

本発明では、ネットゼロエネルギー次世代船舶が、ヒートポンプにより水の低位熱エネルギーを回収して冷媒から冷媒蒸気を発生させ、冷媒圧縮機により該冷媒蒸気を圧縮して高温高圧冷媒を発生させ、その熱エネルギーを密閉動力サイクルの作動流体に伝達して高温高圧作動流体を生成する。次に、該高温高圧作動流体を高エンタルピー変換器と接触させることにより高エンタルピー超臨界流体を生成する。高エンタルピー超臨界流体は回転式流体機械のロータリーピストン本体に略連続的（膨張行程の全期間中）に作用するため、回転式流体機械の正味有効平均圧力は約２００〜４５０Ｋｇｆ／ｃｍ２にも達し、既存のレーシングカーの正味有効平均圧力の１３．５Ｋｇｆ／ｃｍ２に比べて数十倍の大きさになる。したがって、小型コンパクトな構造を利用して、海洋熱エネルギー等の低位熱エネルギーから極めて大きな推進力を得ることができる。この推進力は、外部投入エネルギーゼロで発生するため、エネルギーコストが略ゼロで極めて経済的であり、環境汚染や温室効果ガス排出削減に大いに貢献する。 In the present invention, the net zero energy next-generation ship recovers the lower thermal energy of water with a heat pump and generates refrigerant vapor from the refrigerant, compresses the refrigerant vapor with a refrigerant compressor to generate high-temperature and high-pressure refrigerant, Thermal energy is transferred to the working fluid of the closed power cycle to produce a high temperature and high pressure working fluid. Next, a high enthalpy supercritical fluid is produced by contacting the high temperature and high pressure working fluid with a high enthalpy transducer. Since the high enthalpy supercritical fluid acts on the rotary piston body of the rotary fluid machine substantially continuously (during the entire expansion stroke), the net effective average pressure of the rotary fluid machine reaches about 200 to 450 Kgf / cm2. Compared to the net effective average pressure of the existing racing car, which is 13.5 Kgf / cm 2, it is several tens of times larger. Therefore, a very large driving force can be obtained from low thermal energy such as ocean thermal energy using a small and compact structure. This driving force is generated with zero external input energy, so the energy cost is almost zero and it is extremely economical, and greatly contributes to the reduction of environmental pollution and greenhouse gas emissions.

また、機械エネルギーの一部を発電機に供給して電力を得ることができ、船舶内部の電気設備の駆動用に利用することができる。また、この電力の一部はパルス電源用の蓄電用電力として蓄電ユニットに循環されて蓄電されるため、蓄電ユニットは小容量で足りる。さらに、高温高圧作動流体をバッファアキュムレータで一時的に貯蔵して回転式流体機械のロータリーピストン本体の膨張行程の略全期間中に制御弁を連続的に開放するため、高高エンタルピー作動流体がロータリーピストン本体に膨張行程の全期間中に作用する。その結果、上述のように回転式流体機械の正味有効平均圧力が飛躍的に向上する。また、高温高圧作動流体の脈動が抑制されるため、回転式流体機械の回転ムラが抑制されて先覚の振動と騒音の低減が可能となり、一方、発電機の回転ムラを少なくして発電機の出力電圧をより安定化して発電電力の品質を向上させることができる。しかも、バッファアキュムレータと制御弁とが回転式流体機械のロータリーピストン本体のスタータとして機能するため、何時でも、簡単で信頼性が高い始動が可能となる。 Further, a part of the mechanical energy can be supplied to the generator to obtain electric power, which can be used for driving electrical equipment inside the ship. Further, since a part of this electric power is circulated and stored in the electric storage unit as electric storage electric power for the pulse power source, the electric storage unit needs a small capacity. In addition, the high and high enthalpy working fluid can be stored in the rotary accumulator to temporarily open the control valve during substantially the entire expansion stroke of the rotary piston body of the rotary fluid machine. Acts on the piston body during the entire expansion stroke. As a result, the net effective average pressure of the rotary fluid machine is dramatically improved as described above. In addition, since the pulsation of the high-temperature and high-pressure working fluid is suppressed, the rotation unevenness of the rotary fluid machine is suppressed, and it is possible to reduce the vibrations and noises of the sensation. The output voltage can be further stabilized and the quality of the generated power can be improved. In addition, since the buffer accumulator and the control valve function as a starter of the rotary piston body of the rotary fluid machine, a simple and highly reliable start is possible at any time.

しかも、船体に配置されたヒートポンプの低位熱回収熱交換器によって水の低位熱エネルギーを利用して該冷媒から冷媒蒸気を生成し、該冷媒蒸気を冷媒圧縮機で圧縮して高温高圧冷媒を生成し、その熱をヒートポンプから密閉動力サイクルの作動流体に伝達するため、エネルギー変換効率が向上する。 In addition, the low heat recovery heat exchanger of the heat pump arranged in the hull uses the low heat energy of water to generate refrigerant vapor from the refrigerant, and the refrigerant vapor is compressed by the refrigerant compressor to generate high temperature and high pressure refrigerant. In addition, since the heat is transferred from the heat pump to the working fluid of the sealed power cycle, the energy conversion efficiency is improved.

本発明の実施例によるネットゼロエネルギー次世代船舶の概略図を示す。1 shows a schematic diagram of a net zero energy next generation ship according to an embodiment of the present invention. FIG. 図１Ａに示したネットゼロエネルギー次世代船舶のブロック図を示す。1B shows a block diagram of the net zero energy next generation ship shown in FIG. 1A. FIG. 図１Ｂのエネルギー変換装置の圧縮機の断面図を示す。1C shows a cross-sectional view of a compressor of the energy conversion device of FIG. 1B. 図１Ｂのエネルギー変換装置の高エンタルピー変換器の断面図を示す。1C shows a cross-sectional view of the high enthalpy converter of the energy conversion device of FIG. 1B.

以下、本発明の実施例によるネットゼロエネルギー次世代船舶について図面に基づき詳細に説明する。以下の説明において、本発明は海洋を航行するネットゼロエネルギー次世代船舶に適用したものとして記載するが、これは一例であり、本発明は図示された実施態様のネットゼロエネルギー次世代船舶に限定されない。本発明によるネットゼロエネルギー次世代船舶は河川水又は湖水を航行する船舶や洋上基地、マリンフロートやメガフロート（海洋浮体構造物）等の建造物にも適用しても良い。 Hereinafter, a net zero energy next-generation ship according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the present invention will be described as applied to a net zero energy next generation ship that navigates the ocean, but this is an example, and the present invention is limited to the net zero energy next generation ship of the illustrated embodiment. Not. The net zero energy next-generation ship according to the present invention may be applied to structures such as ships navigating river water or lake water, offshore bases, marine floats and mega floats (ocean floating structures).

図１Ａ及び図１Ｂに示した実施例において、低位熱エネルギーを有する河川水、湖水又は海水（以下、熱源水と称する）等に浮揚する浮体建造物としてのネットゼロエネルギー次世代船舶１０にはエネルギー変換装置１０Ａが搭載されている。エネルギー変換装置１０Ａは、船体１０ａの船尾１０ｂに形成された低位熱回収伝熱壁部１０ｃと一体的に形成された低位熱回収熱交換器（蒸発器）１０Ｂを備える。低位熱回収伝熱壁部１０ｃは船尾１０ｂから熱源水Ｓｗの表層付近の領域において下方向に延びていて、表層付近の熱源水Ｓｗと接触して直接、熱源水Ｓｗの低位熱エネルギー（例えば、５〜３０℃の熱エネルギー）を回収する。蒸発器１０Ｂの内部にはアルミ合金等からなる熱媒体金属ビーズ又は有機合成油等の熱媒体液体（図示せず）が充填されていて、これら熱媒体を介して蒸発器１０Ｂの管路１０Ｂａに熱源水から回収した低位熱エネルギーを伝達する。図１Ｂにおいて、エネルギー変換装置１０Ａは、熱源水Ｓｗに浮揚するネットゼロエネルギー次世代船舶（浮体建造物）１０に配置されていて低沸点作動流体を封入した密閉動力サイクル１２と密閉動力サイクル１２と熱的に結合するように配置されていて低沸点冷媒を封入したヒートポンプＨＰとを備える。 In the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, the net zero energy next-generation ship 10 as a floating structure that floats on river water, lake water, seawater (hereinafter referred to as heat source water) having low thermal energy, etc. A conversion device 10A is mounted. The energy conversion device 10A includes a lower heat recovery heat exchanger (evaporator) 10B formed integrally with a lower heat recovery heat transfer wall portion 10c formed on the stern 10b of the hull 10a. The lower heat recovery heat transfer wall portion 10c extends downward from the stern 10b in a region near the surface layer of the heat source water Sw, and directly contacts the heat source water Sw near the surface layer to lower heat energy (for example, 5-30 ° C. thermal energy). The inside of the evaporator 10B is filled with a heat medium liquid (not shown) such as a heat medium metal bead made of an aluminum alloy or organic synthetic oil, and the pipe line 10Ba of the evaporator 10B is passed through these heat mediums. Transfers low thermal energy recovered from heat source water. In FIG. 1B, the energy conversion device 10A is disposed in a net zero energy next-generation ship (floating structure) 10 that floats on the heat source water Sw, and includes a sealed power cycle 12 and a sealed power cycle 12 enclosing a low-boiling working fluid. And a heat pump HP that is arranged to be thermally coupled and encloses a low-boiling refrigerant.

低沸点作動流体及び低沸点冷媒としては、本発明を限定するものではないが、自然界に存在する安全な物質であり、極めて安価に手に入れることができる理由から、オゾン層破壊係数がゼロで地球温暖化係数が１の自然冷媒である二酸化炭素（以下、ＣＯ２と略称する）を利用する。説明の便宜上、密閉動力サイクル１２の作動流体をＣＯ２作動流体、ヒートポンプＨＰの冷媒をＣＯ２冷媒と称する。密閉動力サイクル１２及びヒートポンプＨＰでは、本発明を限定するものではないが、低圧側（流体圧経路）の圧力がＣＯ２の超臨界点以下の所定圧、例えば、３〜５．７ＭＰａとなるようにそれぞれの系統内に充填される。例えば、低圧側の圧力が３．９ＭＰａとなるように設定されると、ＣＯ２冷媒は約５℃でガス化して冷媒蒸気となる。このように回収すべき熱源水の低位熱エネルギーの採熱温度に合わせて低圧側の冷媒圧力が設定される。 The low-boiling working fluid and the low-boiling refrigerant are not limited to the present invention, but are safe substances that exist in nature and can be obtained at a very low cost. Carbon dioxide (hereinafter abbreviated as CO2), which is a natural refrigerant having a global warming potential of 1, is used. For convenience of explanation, the working fluid of the sealed power cycle 12 is referred to as a CO2 working fluid, and the refrigerant of the heat pump HP is referred to as a CO2 refrigerant. In the sealed power cycle 12 and the heat pump HP, the present invention is not limited, but the pressure on the low pressure side (fluid pressure path) is set to a predetermined pressure below the supercritical point of CO2, for example, 3 to 5.7 MPa. It is filled in each system. For example, when the pressure on the low pressure side is set to 3.9 MPa, the CO 2 refrigerant is gasified at about 5 ° C. to become refrigerant vapor. In this way, the refrigerant pressure on the low pressure side is set in accordance with the heat collection temperature of the lower heat energy of the heat source water to be recovered.

ヒートポンプＨＰでは、船尾１０ｂの低位熱回収伝熱壁部１０ｃを介して温海水Ｓｗの熱を蒸発器１０Ｂの内部の熱媒体に伝達する。低位熱回収伝熱壁部１０ｃを利用する理由は、海洋生生物が蒸発器に付着して蒸発器の伝熱効果を低下させないようにするためである。蒸発器１０Ｂは熱源水Ｓｗの低位熱エネルギーとの熱交換により、管路１０Ｂａを通過する低温低圧ＣＯ２冷媒Ｃｍｏから過熱蒸気Ｃｍを生成する。この過熱蒸気Ｃｍは冷媒圧縮機として機能する冷媒圧縮手段Ｐ２（図２参照）のインレット３５６Ｂに供給される。冷媒圧縮手段Ｐ２は過熱蒸気Ｃｍを超臨界圧で昇圧して高温高圧として超臨界ＣＯ２冷媒Ｃｍｐを生成する。超臨界ＣＯ２冷媒Ｃｍｐは、後述の如く、熱交換器（放熱器）ＥＶ２を介して密閉動力サイクル１５の低温定圧ＣＯ２作動流体に放熱する。このようにして、密閉動力サイクル１５で海洋熱由来の熱エネルギーを回収するとともに低温定圧ＣＯ２作動流体の湿り蒸気を過熱蒸気に変換する。こうして生成された低温高圧のＣＯ２作動流体は膨張器４７で減圧・膨張し、熱交換器（冷却器４３）Ｅｖ１で蒸発して冷熱（例えば、−１０℃、３．９ＭＰａ）を生成して回転式流体機械４０のアウトレット１２６から排出された膨張ガスＥｇを冷却する。冷却器４３を出た低温低圧ＣＯ２冷媒Ｃｍｏは蒸発器１０Ｂで海洋熱エネルギーと熱交換することにより、低温低圧ＣＯ２冷媒Ｃｍｏから過熱蒸気Ｃｍが生成されてヒートポンプＨＰのインレット３５６Ｂに導入され、以後、同一のヒートポンプサイクルが繰り返し実行される。 In the heat pump HP, the heat of the warm seawater Sw is transmitted to the heat medium inside the evaporator 10B through the lower heat recovery heat transfer wall portion 10c of the stern 10b. The reason why the lower heat recovery heat transfer wall 10c is used is to prevent marine organisms from adhering to the evaporator and reducing the heat transfer effect of the evaporator. The evaporator 10B generates superheated steam Cm from the low-temperature low-pressure CO 2 refrigerant Cmo that passes through the pipe line 10Ba by heat exchange with the lower heat energy of the heat source water Sw. The superheated steam Cm is supplied to the inlet 356B of the refrigerant compression means P2 (see FIG. 2) that functions as a refrigerant compressor. The refrigerant compression means P2 raises the superheated steam Cm with a supercritical pressure to generate a supercritical CO2 refrigerant Cmp at a high temperature and high pressure. The supercritical CO2 refrigerant Cmp radiates heat to the low temperature constant pressure CO2 working fluid of the hermetic power cycle 15 through a heat exchanger (heat radiator) EV2, as will be described later. In this way, thermal energy derived from ocean heat is recovered in the sealed power cycle 15 and wet steam of the low-temperature constant-pressure CO2 working fluid is converted to superheated steam. The low-temperature and high-pressure CO2 working fluid generated in this way is decompressed and expanded by the expander 47, evaporated by the heat exchanger (cooler 43) Ev1 to generate cold (for example, −10 ° C., 3.9 MPa), and rotated. The expansion gas Eg discharged from the outlet 126 of the hydraulic fluid machine 40 is cooled. The low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cmo exiting the cooler 43 exchanges heat with ocean thermal energy in the evaporator 10B, so that superheated steam Cm is generated from the low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cmo and introduced into the inlet 356B of the heat pump HP. The same heat pump cycle is repeatedly executed.

密閉動力サイクル１２は、冷却器４３から出た低温低圧ＣＯ２作動流体Ｅｇ１がヒートポンプＨＰの放熱器（熱交換器）ＥＶ２から海洋熱由来の熱エネルギーを回収して温められて低温低圧ＣＯ２作動流体Ｅｇ１の過熱蒸気Ｗｆが生成され、過熱蒸気Ｗｆは流体圧縮機２７のインレット３５６Ａに導入される。流体圧縮機２７は超臨界点（３１．１℃、７．４ＭＰａ）以上の圧力（例えば、２０〜６０ＭＰａ）で過熱蒸気Ｗｆを圧縮する。流体圧縮機２７は、後述の如く、流体圧縮手段Ｐ１と冷媒圧縮手段Ｐ２（図２参照）とを一体的に内蔵した複合型圧縮機を備える。圧縮機２７のアウトレット３５８Ａから吐出された超臨界ＣＯ２流体Ｗｆｐは逆止弁２９を介して摺動ピストン及びバネ手段３０ａを内蔵した貯蔵室３０ｂを有するバッファアキュムレータ３０に貯蔵される。 In the hermetic power cycle 12, the low-temperature low-pressure CO2 working fluid Eg1 discharged from the cooler 43 is heated by recovering heat energy derived from ocean heat from the radiator (heat exchanger) EV2 of the heat pump HP. The superheated steam Wf is generated, and the superheated steam Wf is introduced into the inlet 356A of the fluid compressor 27. The fluid compressor 27 compresses the superheated steam Wf at a pressure (for example, 20 to 60 MPa) equal to or higher than the supercritical point (31.1 ° C., 7.4 MPa). As will be described later, the fluid compressor 27 includes a composite compressor that integrally includes a fluid compression means P1 and a refrigerant compression means P2 (see FIG. 2). The supercritical CO 2 fluid Wfp discharged from the outlet 358A of the compressor 27 is stored through the check valve 29 in a buffer accumulator 30 having a storage chamber 30b incorporating a sliding piston and spring means 30a.

電磁弁（制御弁）３２は、バッファアキュムレータ３０のアウトレット３０ｃから高エンタルピー変換器４２に供給される超臨界流体Ｗｆｐの流れ（流通期間）を制御する。高エンタルピー変換器４２は、超臨界流体Ｗｆｐをその超臨界点（３１．１℃）以上の温度（例えば、６００〜８００℃）に加熱して瞬時に超臨界流体Ｗｆｐから高エンタルピー高エンタルピー超臨界流体ＳＣｆを発生させる。臨界動力ガスＳＣｆは回転式流体機械４０のインレット１２４から作動室１１６に供給され、回転式流体機械のロータリーピストン本体（ロータリピストン本体）２００で爆発的に膨張して機械エネルギーを発生する。この機械エネルギーは出力軸１３２を介して出力され、一部はクラッチＣＬ及びトランスミッションＴＭからなる出力装置１６を介してプロペラシャフトＰＳからプロペラ等の推進手段１１に伝達されてネットゼロエネルギー次世代船舶１０の推進用に利用される。一方、機械エネルギーの一部は出力軸１３２から動力伝達手段４５を介して発電機２５に供給されて発電電力を生成する。 The electromagnetic valve (control valve) 32 controls the flow (circulation period) of the supercritical fluid Wfp supplied from the outlet 30 c of the buffer accumulator 30 to the high enthalpy converter 42. The high enthalpy converter 42 heats the supercritical fluid Wfp to a temperature (for example, 600 to 800 ° C.) higher than the supercritical point (31.1 ° C.) and instantaneously converts the supercritical fluid Wfp to the high enthalpy high enthalpy supercritical. A fluid SCf is generated. The critical power gas SCf is supplied to the working chamber 116 from the inlet 124 of the rotary fluid machine 40, and explosively expands in the rotary piston body (rotary piston body) 200 of the rotary fluid machine to generate mechanical energy. This mechanical energy is output via the output shaft 132, and a part of the mechanical energy is transmitted from the propeller shaft PS to the propulsion means 11 such as a propeller via the output device 16 including the clutch CL and the transmission TM to generate a net zero energy next-generation ship 10. Used for propulsion. On the other hand, part of the mechanical energy is supplied from the output shaft 132 to the generator 25 via the power transmission means 45 to generate generated power.

バッファアキュムレータ３０のバネ手段３０ａは、貯蔵室３０ｂの作動流体の圧力が、例えば、２０〜６０ＭＰａに維持されるように選択される。したがって、密閉動力サイクル１２において、逆止弁２９と電磁弁（制御弁）３２との間の第１流体圧経路における圧力は２０〜６０ＭＰａに維持され、残部の第２流体圧経路（回転式流体機械４０の低圧側）は、例えば、３．９ＭＰａに維持されるようにＣＯ２作動流体が密閉動力サイクル１２に充填される。圧縮機２７は、例えば、２０〜６０ＭＰａの圧力で超臨界流体を吐出するので、密閉動力サイクル１２の作動中にはバッファアキュムレータ３０のバネ手段３０ａは常時、圧縮された状態に維持されて高温高圧作動流体としての超臨界流体Ｗｆｐを貯蔵する。電磁弁からなる制御弁３２は、回転式流体機械４０におけるロータリピストン本体２００の膨張行程の略、全期間中にオープン状態となり、その期間中、超臨界流体Ｗｆｐは高エンタルピー変換器４２で高エンタルピー超臨界流体に変換されてロータリピストン本体２００に作用する。したがって、ロータリピストン本体２００の有効平均圧力は約２５０〜４５０Ｋｇｆ／ｃｍ２となり、大きな機械エネルギーを出力させることができる。 The spring means 30a of the buffer accumulator 30 is selected so that the pressure of the working fluid in the storage chamber 30b is maintained at 20 to 60 MPa, for example. Therefore, in the sealed power cycle 12, the pressure in the first fluid pressure path between the check valve 29 and the electromagnetic valve (control valve) 32 is maintained at 20 to 60 MPa, and the remaining second fluid pressure path (rotating fluid) The closed power cycle 12 is filled with the CO2 working fluid so that the low pressure side of the machine 40 is maintained at, for example, 3.9 MPa. Since the compressor 27 discharges a supercritical fluid at a pressure of 20 to 60 MPa, for example, the spring means 30a of the buffer accumulator 30 is always maintained in a compressed state during the operation of the hermetic power cycle 12, and high temperature and pressure are maintained. A supercritical fluid Wfp as a working fluid is stored. The control valve 32 composed of an electromagnetic valve is in an open state during the entire period of the expansion stroke of the rotary piston main body 200 in the rotary fluid machine 40, during which the supercritical fluid Wfp is high enthalpy by the high enthalpy converter 42. It is converted into a supercritical fluid and acts on the rotary piston body 200. Therefore, the effective average pressure of the rotary piston main body 200 is about 250 to 450 Kgf / cm 2, and a large mechanical energy can be output.

電磁弁３２は、本願発明者と同一発明者による特願２０１２−２７０７５６号（特許第○○○○○○○号）「超臨界エンジン及び超臨界エンジン駆動発電装置並びにこれを具備した移動体」に記載されたものと同一の構造を有するため、詳細な説明を省略する。 As for the solenoid valve 32, Japanese Patent Application No. 2012-270756 (patent No. XXXXX) by the same inventor as the present inventor "Supercritical engine, supercritical engine driving power generation apparatus, and movable body including the same" Therefore, the detailed description is omitted.

図２より明らかなように、圧縮機２７は、好ましくは、所定圧（例えば、３．９ＭＰａ）のＣＯ２作動流体Ｗｆを超臨界点以上の圧力（例えば、２０〜６０ＭＰａ）まで圧縮して超臨界流体（ＣＯ２超臨界流体）Ｗｆｐを生成する流体圧縮手段Ｐ１と、低温低圧ＣＯ２冷媒Ｃｍ（例えば、０℃：３．９ＭＰａ）を臨界圧まで昇圧して高圧ＣＯ２冷媒（超臨界流体）Ｃｍｐを生成する冷媒圧縮手段Ｐ２とを備えた複合型回転式流体機械から構成される。圧縮機２７をＣＯ２作動流体及びＣＯ２冷媒を過熱蒸気にして臨界圧以上の条件で圧縮する理由は、これら流体の圧縮に必要な動力を大幅に低減してクリーンエネルギーの発生効率を飛躍的に向上させるためである。 As is apparent from FIG. 2, the compressor 27 preferably compresses the CO2 working fluid Wf having a predetermined pressure (for example, 3.9 MPa) to a pressure higher than the supercritical point (for example, 20 to 60 MPa). A fluid compression means P1 that generates a fluid (CO2 supercritical fluid) Wfp and a low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cm (for example, 0 ° C .: 3.9 MPa) are increased to a critical pressure to generate a high-pressure CO2 refrigerant (supercritical fluid) Cmp. It is comprised from the composite type rotary fluid machine provided with the refrigerant | coolant compression means P2 to perform. The reason why the compressor 27 is compressed with the CO2 working fluid and the CO2 refrigerant as superheated steam under the condition above the critical pressure is that the power required for compressing these fluids is greatly reduced and the generation efficiency of clean energy is dramatically improved. This is to make it happen.

図１Ｂ及び図２に示すように、複合型圧縮機２７は、高エンタルピー変換器４２に同心的に連結されたロータハウジング３５２と、密閉動力サイクル１２に接続されて低温低圧ＣＯ２作動流体Ｗｆを吸引する第１インレット３５６Ａと、超臨界ＣＯ２作動流体（超臨界流体）Ｗｆｐを吐出する第１アウトレット３５８Ａと、低温低圧冷媒Ｃｍを吸引する第２インレット３５６Ｂと、超臨界ＣＯ２冷媒Ｃｍｐを吐出する第２アウトレット３５８Ｂと、インレット３５６Ａ，３５６Ｂ及びアウトレット３５８Ａ，３５８Ｂが開口するロータ作動室３６０と、回転式流体機械４０の駆動軸１３２に圧入その他の連結手段で駆動連結されていてロータ作動室３６０に回転可能に収納されたクランクロータ３６２とを備える。 As shown in FIGS. 1B and 2, the composite compressor 27 is connected to the rotor housing 352 concentrically connected to the high enthalpy converter 42 and the sealed power cycle 12 and sucks the low-temperature low-pressure CO 2 working fluid Wf. The first inlet 356A, the first outlet 358A that discharges the supercritical CO2 working fluid (supercritical fluid) Wfp, the second inlet 356B that sucks the low-temperature low-pressure refrigerant Cm, and the second that discharges the supercritical CO2 refrigerant Cmp. The outlet 358B, the rotor working chamber 360 in which the inlets 356A and 356B and the outlets 358A and 358B open, and the drive shaft 132 of the rotary fluid machine 40 are connected by driving by press-fitting or other connecting means so that the rotor working chamber 360 can rotate. And a crank rotor 362 housed in the housing.

クランクロータ３６２は、駆動軸１３２に形成されたメイン潤滑油供給通路１３２Ｌから径方向外側に延びる潤滑油通路３６２ａと、潤滑油供給ポート３６２ｂと、潤滑油供給ポート３６２ｂからカムローブ３６４の外周端部に微量の潤滑油を供給可能な多孔質プラグ３６２ｃとを備える。メイン潤滑油供給通路１３２Ｌは、本願発明者と同一発明者による日本特許５１０３５７０号「回転式流体機械」に記載された潤滑油ポンプ等により潤滑油が供給される。 The crank rotor 362 includes a lubricating oil passage 362a that extends radially outward from the main lubricating oil supply passage 132L formed in the drive shaft 132, a lubricating oil supply port 362b, and a lubricating oil supply port 362b that extends from the lubricating oil supply port 362b to the outer peripheral end of the cam lobe 364. And a porous plug 362c capable of supplying a small amount of lubricating oil. Lubricating oil is supplied to the main lubricating oil supply passage 132L by a lubricating oil pump or the like described in Japanese Patent No. 5103570 “Rotating fluid machine” by the same inventor as the present inventors.

複合型圧縮機２７は、さらに、ロータ作動室３６０の内周面上を回転移動しながらインレット３５６Ａ，３５６ＢからＣＯ２作動流体Ｗｆ及び冷媒Ｃｍをそれぞれ吸引すると共にこれら流体を超臨界圧まで圧縮しながらアウトレット３５８Ａ，３５８Ｂから吐出する複数のカムカムローブ３６４と、カムローブ３６４の径方向内側領域において周方向後縁部に形成された曲面摺動凹部３６６と、インレット３５６に隣接してクランクロータ３６２に対して移動可能な揺動ピストン３６８と、揺動ピストン３６８と曲面摺動凹部３６６との間に形成された圧縮室３７０とを備える。 The composite compressor 27 further sucks the CO2 working fluid Wf and the refrigerant Cm from the inlets 356A and 356B while rotating and moving on the inner peripheral surface of the rotor working chamber 360, and compresses these fluids to a supercritical pressure. A plurality of cam cam lobes 364 discharged from the outlets 358A, 358B, a curved sliding recess 366 formed at the circumferential rear edge in the radially inner region of the cam lobe 364, and the crank rotor 362 adjacent to the inlet 356 A movable swing piston 368 and a compression chamber 370 formed between the swing piston 368 and the curved sliding recess 366 are provided.

揺動ピストン３６８は、ロータハウジング３５２内に形成されたピストン揺動室３７２に収納されて、ピボット軸３７４を介して回動するバルブエレメント３７６を備える。バルブエレメント３７６の先端部にはカムローブ３６４と曲面摺動凹部３６６とに接触しながら摺動する曲面シール部３７６ａと連通開口部３７６ｂとを備える。ロータハウジング３５２に形成されたバネ収納部３７８には押圧バネ３８０がバルブエレメント３７６をクランクロータ３６２側に押圧している。回転式流体機械４０の起動時に駆動軸１３２が図２において、例えば、時計方向に回転駆動されると、複合型圧縮機２７において、圧縮室３７０にはインレット３５６Ａ，３５６ＢからそれぞれＣＯ２作動流体Ｗｆと冷媒Ｃｍが吸引され、それぞれ超臨界流体及び超臨界ＣＯ２冷媒としてアウトレット３５８Ａ，３５８Ｂから吐出される。このように、圧縮機２７のクランクロータ３６２は作動流体圧縮手段Ｐ１と、冷媒圧縮手段Ｐ２の共通部品として機能する。 The swing piston 368 includes a valve element 376 that is housed in a piston swing chamber 372 formed in the rotor housing 352 and rotates via a pivot shaft 374. A distal end portion of the valve element 376 includes a curved seal portion 376a and a communication opening portion 376b that slide while contacting the cam lobe 364 and the curved slide recess 366. A pressure spring 380 presses the valve element 376 toward the crank rotor 362 in a spring housing portion 378 formed in the rotor housing 352. When the rotary shaft 40 is driven to rotate in the clockwise direction in FIG. 2, for example, when the rotary fluid machine 40 is started, in the composite compressor 27, the compression chamber 370 is supplied with CO2 working fluid Wf from the inlets 356A and 356B, respectively. Refrigerant Cm is sucked and discharged from outlets 358A and 358B as supercritical fluid and supercritical CO2 refrigerant, respectively. Thus, the crank rotor 362 of the compressor 27 functions as a common part of the working fluid compression means P1 and the refrigerant compression means P2.

なお、複合型圧縮機２７は本願発明者と同一発明者による特許第５２１８９２９号「ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置」に記載されたロータリポンプと同一の構造を有するため、さらなる詳細な説明を省略する。 The composite compressor 27 has the same structure as the rotary pump described in Japanese Patent No. 5218929 “Rotary combustion engine, hybrid rotary combustion engine, and mechanical device including these” by the same inventor as the present inventor. Further detailed description is omitted.

図３に示すように、高エンタルピー変換器４２は、回転式流体機械４０に対してこれと同心的に連結された円筒状リアクタケーシング１１００を備える。円筒状リアクタケーシング１１００には、円筒状リアクタケーシング１１００の内側とケーシング１１００の中央内周部１１１４の径方向外側に形成されたセラミック等の絶縁耐熱層１１１６と、絶縁耐熱層１１１６の内側に形成されているエンタルピー倍増室１１１８が形成されている。円筒状リアクタケーシング１１００の中央内周部１１１４は回転式流体機械４０の出力軸１３２を通過可能にするための直径を有する内周壁部１１１４を備える。 As shown in FIG. 3, the high enthalpy converter 42 includes a cylindrical reactor casing 1100 concentrically connected to the rotary fluid machine 40. The cylindrical reactor casing 1100 is formed on the inner side of the cylindrical reactor casing 1100 and the insulating heat resistant layer 1116 such as ceramic formed on the radially outer side of the central inner peripheral portion 1114 of the casing 1100, and on the inner side of the insulating heat resistant layer 1116. An enthalpy doubling chamber 1118 is formed. A central inner peripheral portion 1114 of the cylindrical reactor casing 1100 includes an inner peripheral wall portion 1114 having a diameter for allowing the output shaft 132 of the rotary fluid machine 40 to pass therethrough.

高エンタルピー変換器４２の吸入ポート１１０２は、径方向壁部１１２０に延びていて電磁弁３２が装着されるとともに、径方向壁部１１２０には周方向に延びる複数の開口部１１２２を有する。エンタルピー倍増室１１１８のコーナー部１１１８ａ、１１１８ｂには対抗電極１１２４，１１２６がそれぞれ配置される。一対の電極１１２４，１１２６はパルス電源２８に接続される。ケーシング１１００には温度センサＳ２が装着され、温度信号Ｔがコントローラ６０（図１参照）に供給され、パルス電力のパルス幅の制御用に利用される。 The suction port 1102 of the high enthalpy converter 42 extends to the radial wall 1120 and is fitted with the electromagnetic valve 32, and the radial wall 1120 has a plurality of openings 1122 extending in the circumferential direction. Counter electrodes 1124 and 1126 are disposed at the corner portions 1118a and 1118b of the enthalpy doubling chamber 1118, respectively. The pair of electrodes 1124 and 1126 are connected to the pulse power supply 28. A temperature sensor S2 is attached to the casing 1100, and a temperature signal T is supplied to the controller 60 (see FIG. 1) and used for controlling the pulse width of the pulse power.

エンタルピー倍増室１１１８には、対抗電極１１２４，１１２６の間に介在していて多数の管状通電加熱セグメント１１３４が充填されている。パルス電力に応答して、多数の管状通電加熱セグメント１１３４は通電発熱して６００〜８００℃の超臨界領域に達するため、パルス電源２８によってパルス電力のデューティサイクルが所定値となるように制御される。これら管状通電加熱セグメント１１３４の隙間はアーク放電領域１１３６としても作用させることもできるが、上述の超臨界領域が維持できれば、必ずしも、アーク放電を発生させる必要性はない。アーク放電を発生させる場合、管状通電加熱セグメント１１３４としては、例えば、市販の外径６〜３０ｍｍの銅タングステンパイプを所定長さ（例えば、外形の０．５倍〜１．５倍の長さ）にカットした通電加熱パイプが挙げられる。図１において、通電加熱パイプ１１３４はエンタルピー倍増室１１１８において整列状態で配置されたものとして図示されているが、実際の適用例においては、所定圧力で圧接されて電気的接続関係に維持されていればランダム状態に配置されても良い。エンタルピー倍増室１１１８においてアーク放電を発生させない場合は、管状通電加熱セグメント１１３４として多数の所定長さにカットしたステンレスパイプやその他の高融点金属パイプを使用しても構わない。ＣＯ２超臨界流体は、通電加熱パイプ１１３４の隙間及び通電加熱パイプ１１３４の穴部を通過する。このとき、これら通電加熱パイプ１１３４の各部と衝突しながら加熱されて瞬時に高エンタルピー超臨界流体が生成される。 The enthalpy doubling chamber 1118 is filled with a number of tubular energized heating segments 1134 interposed between the counter electrodes 1124 and 1126. In response to the pulse power, a large number of tubular energized heating segments 1134 generate heat and reach a supercritical region of 600 to 800 ° C., so that the pulse power supply 28 controls the duty cycle of the pulse power to a predetermined value. . The gaps between these tubular energized heating segments 1134 can also act as the arc discharge region 1136, but it is not always necessary to generate arc discharge as long as the above-described supercritical region can be maintained. When arc discharge is generated, as the tubular energized heating segment 1134, for example, a commercially available copper tungsten pipe having an outer diameter of 6 to 30 mm has a predetermined length (for example, a length of 0.5 to 1.5 times the outer shape). An electrically heated pipe cut into In FIG. 1, the electric heating pipe 1134 is illustrated as being arranged in an aligned state in the enthalpy doubling chamber 1118. However, in an actual application example, the electric heating pipe 1134 is pressed at a predetermined pressure and maintained in an electrical connection relationship. For example, they may be arranged in a random state. When arc discharge is not generated in the enthalpy doubling chamber 1118, a number of stainless steel pipes cut into a predetermined length or other refractory metal pipes may be used as the tubular energization heating segment 1134. The CO 2 supercritical fluid passes through the gap between the electric heating pipe 1134 and the hole of the electric heating pipe 1134. At this time, a high enthalpy supercritical fluid is generated instantaneously by being heated while colliding with each part of the energization heating pipe 1134.

通電加熱パイプ１１３４として銅タングステンパイプを採用する際には、通電加熱パイプ１１３４が互いに接触した箇所の隣接部分でアーク放電が発生するようにパルス電力のパルス電圧を選定しても良い。アーク放電は、パルス電圧を周期的に発生させるパルス電流の電圧がハイレベルとローレベルとの間で周期的に変化することでより頻繁に発生する。したがって、パルス電流の電圧におけるハイレベルとローレベルとを制御することにより高エンタルピー超臨界流体の圧力と温度をさらに高めることが可能となる。上述の通電加熱パイプは作動流体の流通抵抗を大幅に低下させる点で有利であるが、導電性高融点加熱手段としてはその他の材料から構成しても良い。例えば、銅タングステンボール、カーボンボール、作動流体を通過させるための溝を配置したバルク状導電性金属体、バルク状導電性カーボン、多孔性高融点金属体や高融点ハニカム金属体等を利用しても良い。エンタルピー倍増室１１１８に隣接してフイルタ部１１０６が配置され、フイルタ部１１０６には耐熱性の金属ワイヤー等から形成されたフイルタ１１１０が充填される。電磁弁３２が所定周期で開弁されると、フイルタ１１１０を通過した高エンタルピー超臨界流体Ｓｃｆはフィルター１１４２で濾過された後、アウトレット１１４０から回転式流体機械４０のインレット１２４に供給される。 When a copper tungsten pipe is adopted as the energization heating pipe 1134, the pulse voltage of the pulse power may be selected so that arc discharge is generated in the adjacent portion where the energization heating pipes 1134 are in contact with each other. Arc discharge occurs more frequently when the voltage of a pulse current that periodically generates a pulse voltage changes periodically between a high level and a low level. Therefore, it is possible to further increase the pressure and temperature of the high enthalpy supercritical fluid by controlling the high level and the low level in the voltage of the pulse current. The above-mentioned energization heating pipe is advantageous in that it significantly reduces the flow resistance of the working fluid, but the conductive high melting point heating means may be composed of other materials. For example, using a copper tungsten ball, a carbon ball, a bulk conductive metal body in which a groove for allowing a working fluid to pass, a bulk conductive carbon, a porous refractory metal body, a refractory honeycomb metal body, etc. are used. Also good. A filter unit 1106 is disposed adjacent to the enthalpy doubling chamber 1118, and the filter unit 1106 is filled with a filter 1110 formed of a heat-resistant metal wire or the like. When the electromagnetic valve 32 is opened at a predetermined cycle, the high enthalpy supercritical fluid Scf that has passed through the filter 1110 is filtered by the filter 1142 and then supplied from the outlet 1140 to the inlet 124 of the rotary fluid machine 40.

回転式流体機械４０としては、好ましくは、本願発明者と同一発明者による日本特許第５１０３５７０（発明の名称：回転式流体機械）及び日本特許第５２１８９２９号：発明の名称：ロータリ燃焼機関、ハイブリッドロータリ燃焼機関及びこれらを具備した機械装置）に開示された回転式流体機械と同一構造のものが挙げられる。 The rotary fluid machine 40 is preferably Japanese Patent No. 5103570 (Title of the invention: Rotary fluid machine) and Japanese Patent No. 5218929 by the same inventor as the present inventor: Title of the invention: rotary combustion engine, hybrid rotary And the same structure as that of the rotary fluid machine disclosed in (Combustion Engines and Mechanical Equipments Containing These).

図１Ｂに戻って、発電機２５から出力された発電電力はパワーラインＰＬを介してネットゼロエネルギー次世代船舶１０の空調機器その他の各種電気機器（図示せず）に供給されて利用される。パワーラインＰＬにはリレー等から構成される遮断器１９及び充電器２１を介して蓄電ユニット（蓄電システム）２０が接続される。蓄電ユニット２０は第１蓄電装置２２と、第２蓄電装置２３と、第１、第２蓄電装置２２、２３を充電器２１に交互に接続する第１切替制御器２４と、第１、第２蓄電装置２２、２３をパルス電源２８に交互に接続する第２切替制御器２６とを備える。図示を省略しているが、充電器２１は公知の構造と同様に交流電力を充電電圧に降圧する変圧器と、低圧の交流電力を直流電力に変換する整流器と、平滑回路とを有する。第１、第２蓄電装置２２、２３にはそれぞれ電圧及び電流を検出するための電圧センサ及び電流センサ（いずれも図示せず）が接続される。これら電圧センサ及び電流センサの電圧検出値Ｖ１及び電流検出値Ｉ１はコントローラ６０に出力され、第１、第２蓄電装置２２、２３のそれぞれの残蓄電容量（ＳＯＣ値：Ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ）を演算し、それぞれのＳＯＣ値に基づいて遮断器１９や第１、第２切替制御器２４，２６の指令信号を出力するために用いられる。 Returning to FIG. 1B, the generated electric power output from the generator 25 is supplied to the air conditioner and other various electric devices (not shown) of the net zero energy next-generation ship 10 via the power line PL and used. A power storage unit (power storage system) 20 is connected to the power line PL via a circuit breaker 19 and a charger 21 configured by a relay or the like. The power storage unit 20 includes a first power storage device 22, a second power storage device 23, a first switching controller 24 that alternately connects the first and second power storage devices 22 and 23 to the charger 21, and first and second And a second switching controller 26 that alternately connects the power storage devices 22 and 23 to the pulse power supply 28. Although not shown, the charger 21 includes a transformer that steps down AC power to a charging voltage, a rectifier that converts low-voltage AC power into DC power, and a smoothing circuit, as in a known structure. A voltage sensor and a current sensor (both not shown) for detecting voltage and current are connected to the first and second power storage devices 22 and 23, respectively. The voltage detection value V1 and the current detection value I1 of these voltage sensors and current sensors are output to the controller 60, and the respective remaining storage capacities (SOC values: State of charge) of the first and second power storage devices 22 and 23 are calculated. These are used to output command signals from the circuit breaker 19 and the first and second switching controllers 24 and 26 based on the respective SOC values.

コントローラ６０は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）と、例えばＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅａｎｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）を用いて構成される。コントローラ６０は各種制御対象の制御パラメータを入力するための入力装置（図示せず）や装置始動用スイッチ等が接続されている。 The controller 60 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) that executes predetermined arithmetic processing, a ROM (Read Only Memory) that stores a predetermined control program, and a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores data. For example, an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) is used. The controller 60 is connected to an input device (not shown) for inputting control parameters to be controlled and a device start switch.

第１、第２蓄電装置２２、２３としては、望ましくは、パルス充放電サイクル用途に対応可能な市販のウルトラキャパシタモジュールを利用したエンジン起動用バッテリ（部品番号：ＥＳＭ１２３０００−３１）（米国”ＭａｘｗｅｌｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ“社製）が挙げられる。このバッテリは１５分間での短時間充電が可能であり、出力電圧が１２ボルトで出力電流が１５００〜１７００Ａであるため適している。その他の蓄電装置としては、例えば、急速充放電型蓄電池（古河電池社製：商標名「ウルトラバッテリ」）、大容量電気二重層コンデンサからなるスーパーキャパシタ（トーキン製）、ナトリウムイオン電池、リチウムイオン電池やＮｉ−ＭＨ電池（ニッケルー水素電池）やこれら電池と大容量電気二重層コンデンサを組み合わせたものから構成しても良い。なお、第１蓄電装置２２の出力ラインの間にはウルトラキャパシタ（図示せず）を接続しても良い。第１蓄電装置２２及び第２蓄電装置２３から交互に出力電力がパルス電源２８に供給される。 As the first and second power storage devices 22, 23, an engine starting battery (part number: ESM123000-31) using a commercially available ultracapacitor module that can be applied to pulse charge / discharge cycle applications (US ”Maxwell Technologies) “Made by company” can be mentioned. This battery is suitable because it can be charged for a short time in 15 minutes, the output voltage is 12 volts, and the output current is 1500-1700A. Other power storage devices include, for example, rapid charge / discharge type storage batteries (Furukawa Battery Co., Ltd .: trade name “Ultra Battery”), supercapacitors (made by Tokin) consisting of large-capacity electric double layer capacitors, sodium ion batteries, lithium ion batteries Or a Ni-MH battery (nickel-hydrogen battery) or a combination of these batteries and a large-capacity electric double layer capacitor. An ultracapacitor (not shown) may be connected between the output lines of the first power storage device 22. Output power is alternately supplied from the first power storage device 22 and the second power storage device 23 to the pulse power supply 28.

パルス電源２８は第１、第２蓄電装置２２，２３からの供給電力から所定周期（例えば、５０〜２０００ヘルツ）のパルス電力を供給する。パルス電力において、パルス電圧は、好ましくは、５〜４８ボルトの間で設定される。複数の通電加熱体の間でアーク放電を発生させたい場合には、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電流が高エンタルピー交換器４２に供給されるように回路設計しても良い。この時、パルス電流は、好ましくは、ピーク電流通電期間内において流れる５０〜２００アンペアのピーク電流と、ピーク電流の約十分の一の電流値を有し、オフピーク電流通電期間内において流れるベース電流とを有するように構成しても良い。高エンタルピー交換器４２において、多数の通電加熱パイプ１１３４はパルス電力に応答して通電することにより二酸化炭素の臨界温度３７４℃以上の温度、例えば、６００〜８００℃の温度に昇温する。この温度は、運転条件に合わせて自由に選択される。超臨界流体が通電加熱パイプ１１３４の外表面に順次接触して通過する過程において、高エンタルピー超臨界流体は超臨界状態下で加熱されて高温の超臨界流体Ｓｃｆとなる。 The pulse power supply 28 supplies pulse power having a predetermined cycle (for example, 50 to 2000 hertz) from the power supplied from the first and second power storage devices 22 and 23. In pulse power, the pulse voltage is preferably set between 5 and 48 volts. When it is desired to generate arc discharge between a plurality of energized heating elements, the circuit may be designed such that a pulse current composed of a peak current and a base current is supplied to the high enthalpy exchanger 42. At this time, the pulse current preferably has a peak current of 50 to 200 amperes that flows during the peak current conduction period, and a base current that has a current value about one tenth of the peak current and flows during the off peak current conduction period. You may comprise so that it may have. In the high enthalpy exchanger 42, a large number of energized heating pipes 1134 are energized in response to pulse power to raise the temperature to a carbon dioxide critical temperature of 374 ° C. or higher, for example, 600 to 800 ° C. This temperature is freely selected according to the operating conditions. In the process in which the supercritical fluid sequentially contacts and passes the outer surface of the electric heating pipe 1134, the high enthalpy supercritical fluid is heated under supercritical conditions to become a high temperature supercritical fluid Scf.

パルス電源２８は、好ましくは、ピーク電流とベース電流とからなるパルス電流を発生させるものであれば、直流パルス電源又は交流パルス電源のいずれでも良い。直流パルス電源としては、例えば、日本国特許第２５８７３４３号に開示されたようなパルスアーク溶接用電源装置に使用されるような回路構成が挙げられる。 The pulse power supply 28 is preferably a DC pulse power supply or an AC pulse power supply as long as it generates a pulse current composed of a peak current and a base current. Examples of the direct-current pulse power supply include a circuit configuration used in a power supply apparatus for pulse arc welding as disclosed in Japanese Patent No. 2587343.

図１Ｂにおいて、バッファアキュムレータの圧力センサＳ１からの圧力信号Ｐｉ、高エンタルピー変換器４２の温度センサＳ２からの温度信号Ｔ（図４参照）と、出力軸１３２の回転数センサＳ３からの回転数信号ＳＰがコントローラ６０に送信される。入力装置（図示せず）からはカレンダー信号や、温度や圧力等のパラメータ設定信号が基準信号としてコントローラ６０に入力される。コントローラ６０には、第１、第２蓄電器２２，２３のそれぞれの電圧信号Ｖ１と電流信号Ｉ１とが送信され、コントローラ６０はこれら入力信号に応答して第１、第２蓄電器２２，２３の蓄電状態（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）を判別して第２切替制御器２６を介して第１、第２蓄電装置２２、２３の一方をパルス電源２８に接続するとともに第１切替制御器２４を介して第１、第２蓄電装置２２、２３の他方を充電器２１により充電する。さらに、コントローラ６０は、センサＳ１〜Ｓ３からの入力信号Ｐｉ，Ｔ，ＳＰに応答して電磁弁３２を制御する。一方、コントローラ６０は、ネットゼロエネルギー次世代船舶１０の運転条件に合わせてクラッチＣＬを締結・離脱させるための制御信号Ｃｃを出力する。 In FIG. 1B, the pressure signal Pi from the pressure sensor S1 of the buffer accumulator, the temperature signal T (see FIG. 4) from the temperature sensor S2 of the high enthalpy converter 42, and the rotational speed signal from the rotational speed sensor S3 of the output shaft 132. The SP is transmitted to the controller 60. From an input device (not shown), a calendar signal and a parameter setting signal such as temperature and pressure are input to the controller 60 as a reference signal. The voltage signal V1 and current signal I1 of each of the first and second capacitors 22 and 23 are transmitted to the controller 60, and the controller 60 stores the charges of the first and second capacitors 22 and 23 in response to these input signals. The state (State of Charge) is determined, and one of the first and second power storage devices 22 and 23 is connected to the pulse power supply 28 via the second switching controller 26 and the first switching controller 24 is connected to the first state. The other of the second power storage devices 22 and 23 is charged by the charger 21. Furthermore, the controller 60 controls the electromagnetic valve 32 in response to the input signals Pi, T, SP from the sensors S1 to S3. On the other hand, the controller 60 outputs a control signal Cc for engaging / disengaging the clutch CL in accordance with the operating conditions of the net zero energy next-generation ship 10.

次に、本発明の本実施例によるネットゼロエネルギー次世代船舶１０のエネルギー変換装置１０Ａの作動について説明する。
エネルギー変換装置１０Ａの作動において、装置始動用スイッチ（図示せず）が投入されると、コントローラ６０によってパルス電源２８が起動され、周期的なパルス電力が高エンタルピー交換器４２に供給される。このとき、通電加熱パイプ１１３４が通電して所望の設定温度（例えば、８００℃）に発熱する。高エンタルピー交換器４２の温度信号Ｔがこの設定温度に達したときに、コントローラ６０から電磁弁３２に指令信号が出力され、電磁弁３２は通電して開弁する。このとき、バッファアキュムレータ３０に貯蔵されていたＣＯ２作動流体Ｗｆｐが高エンタルピー交換器４２に供給される。高エンタルピー交換器４２ではＣＯ２作動流体Ｗｆｐが通電加熱パイプ１１３４の外表面に順次接触して撹拌されながら均一に昇温し、さらに、これら通電加熱パイプ１１３４の隙間や穴部を通過しながらさらに加温されて高エンタルピー超臨界流体ＳＣｆが動力流体として発生する。この高エンタルピー超臨界流体ＳＣｆは回転式流体機械４０のインレット１２４から膨張室１１６に流入してロータリピストン本体２００に作用して爆発的に膨張し、機械エネルギーとしての動力に変換されて出力軸１３２に伝達される。Next, the operation of the energy conversion device 10A of the net zero energy next-generation ship 10 according to this embodiment of the present invention will be described.
In the operation of the energy conversion device 10A, when a device start switch (not shown) is turned on, the pulse power supply 28 is activated by the controller 60 and periodic pulse power is supplied to the high enthalpy exchanger 42. At this time, the energization heating pipe 1134 is energized and generates heat to a desired set temperature (for example, 800 ° C.). When the temperature signal T of the high enthalpy exchanger 42 reaches this set temperature, a command signal is output from the controller 60 to the solenoid valve 32, and the solenoid valve 32 is energized to open. At this time, the CO 2 working fluid Wfp stored in the buffer accumulator 30 is supplied to the high enthalpy exchanger 42. In the high enthalpy exchanger 42, the CO2 working fluid Wfp sequentially contacts the outer surface of the energization heating pipe 1134 and is uniformly heated while being stirred. Further, the CO2 working fluid Wfp further increases while passing through the gaps and holes of the energization heating pipe 1134. When heated, a high enthalpy supercritical fluid SCf is generated as a power fluid. The high enthalpy supercritical fluid SCf flows into the expansion chamber 116 from the inlet 124 of the rotary fluid machine 40 and acts on the rotary piston main body 200 to expand explosively, and is converted into power as mechanical energy to be output to the output shaft 132. Is transmitted to.

エネルギー変換装置１０Ａの始動時及び始動完了後において、出力軸１３２に発生したトルクで圧縮機２７が起動し、圧縮機２７内の流体圧縮手段Ｐ１と冷媒圧縮手段Ｐ２が同期的に作動し、密閉動力サイクル１２とヒートポンプＨＰが互いに同期して起動する。この時、ヒートポンプＨＰにおいて、冷媒圧縮手段Ｐ２から吐出した超臨界冷媒Ｃｍｐは、放熱器ＥＶ２で密閉動力サイクル１２の低温低圧ＣＯ２作動流体Ｗｆに放熱することにより低温低圧ＣＯ２作動流体から過熱蒸気Ｗｆを生成する。この時、高温高圧冷媒（超臨界冷媒）Ｃｍｐは低温高圧ＣＯ２冷媒Ｃｍｈとなる。低温高圧ＣＯ２冷媒Ｃｍｈは膨張器４７で減圧・膨張された後、冷却器４３で蒸発して冷熱（例えば、−１０℃：３．９ＭＰａ）を発生して膨張ガスを冷却する。冷却器４３を出た低温低圧ＣＯ２冷媒Ｃｍｏは蒸発器１０Ｂに送られ、そこで海洋熱エネルギーを利用して低温低圧ＣＯ２冷媒Ｃｍｏから過熱蒸気Ｃｍを生成して圧縮機２７の冷媒圧縮手段Ｐ２のインレット３５６Ｂに供給される。 At the start of the energy conversion device 10A and after the start is completed, the compressor 27 is started by the torque generated in the output shaft 132, and the fluid compression means P1 and the refrigerant compression means P2 in the compressor 27 are operated synchronously to be sealed. The power cycle 12 and the heat pump HP are started in synchronization with each other. At this time, in the heat pump HP, the supercritical refrigerant Cmp discharged from the refrigerant compression means P2 dissipates the superheated steam Wf from the low-temperature low-pressure CO2 working fluid by radiating heat to the low-temperature low-pressure CO2 working fluid Wf of the hermetic power cycle 12 by the radiator EV2. Generate. At this time, the high-temperature high-pressure refrigerant (supercritical refrigerant) Cmp becomes the low-temperature high-pressure CO2 refrigerant Cmh. The low-temperature and high-pressure CO 2 refrigerant Cmh is decompressed and expanded by the expander 47 and then evaporated by the cooler 43 to generate cold (for example, −10 ° C .: 3.9 MPa) to cool the expanded gas. The low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cmo that has exited the cooler 43 is sent to the evaporator 10B, where superheated steam Cm is generated from the low-temperature low-pressure CO2 refrigerant Cmo using ocean thermal energy, and the inlet of the refrigerant compression means P2 of the compressor 27. 356B.

上述のように、密閉動力サイクル１２とヒートポンプＨＰが互いに同期しながら繰り返し実行される。この際、海洋熱エネルギーは船体１０ａの低位熱回収伝熱壁部１０ｃを介して蒸発器１０Ｂに伝達されることで熱源水Ｓｗの低位熱エネルギーが汲み上げられ、この時生成した過熱蒸気を冷媒圧縮手段で圧縮することにより高温高圧の超臨界冷媒を生成する。次に、超臨界冷媒の熱は密閉動力サイクルの低温低圧ＣＯ２作動流体に伝達されて流体圧縮手段で圧縮されて高温高圧の超臨界流体が生成される。この超臨界流体は高エンタルピー変換器で高エンタルピー超臨界流体に変換される。高エンタルピー超臨界流体は回転式流体機械のロータリーピストン本体で爆発的に膨張して機械エネルギーを発生する。このように、海洋熱エネルギーの温度は比較的に低い温度（５〜３０℃）であっても、低沸点作動流体によって効率的に汲み上げて最終的には大きな動力を得ることができる。しかも、ロータリーピストン本体は未利用動力ガスを無駄に遺棄することがないため、エネルギー変換に伴うエネルギー損失が最小となるように抑制される。 As described above, the sealed power cycle 12 and the heat pump HP are repeatedly executed in synchronization with each other. At this time, the ocean thermal energy is transferred to the evaporator 10B through the lower heat recovery heat transfer wall 10c of the hull 10a, so that the lower heat energy of the heat source water Sw is pumped up, and the superheated steam generated at this time is compressed by refrigerant. A high-temperature and high-pressure supercritical refrigerant is produced by compression by means. Next, the heat of the supercritical refrigerant is transferred to the low-temperature and low-pressure CO2 working fluid in the closed power cycle and compressed by the fluid compression means to generate a high-temperature and high-pressure supercritical fluid. This supercritical fluid is converted to a high enthalpy supercritical fluid by a high enthalpy converter. High enthalpy supercritical fluid explodes in the rotary piston body of a rotary fluid machine and generates mechanical energy. Thus, even if the temperature of the ocean thermal energy is relatively low (5 to 30 ° C.), it can be efficiently pumped by the low-boiling working fluid and finally large power can be obtained. Moreover, since the rotary piston main body does not waste unused power gas, energy loss associated with energy conversion is suppressed to a minimum.

なお、コントローラ６０は、ネットゼロエネルギー次世代船舶１０が港に停泊している期間中に電力インフラとして利用することもできる。この場合は、入力装置（図示せず）を操作して外部電力供給モードを選択する。すると、コントローラ６０は指令信号を出力してエネルギー変換装置１０Ａから外部へ電力を供給可能にする。すなわち、外部電力供給モードにおいては、エネルギー変換装置１０Ａの運転を継続したまま、コントローラ６０から指令信号をクラッチＣＬに出力して、これを解除することにより出力装置１６を遮断状態に保持する。次に、発電機２５の発電電力をパワーラインＰＬ及び開閉器（図示せず）を介してネットゼロエネルギー次世代船舶１０の外部に供給して地震、火災、水害その他の災害時の緊急対策用電力として利用することができる。 The controller 60 can also be used as a power infrastructure during the period when the net zero energy next-generation ship 10 is anchored at the port. In this case, an external power supply mode is selected by operating an input device (not shown). Then, the controller 60 outputs a command signal so that power can be supplied from the energy conversion device 10A to the outside. That is, in the external power supply mode, while the operation of the energy conversion device 10A is continued, a command signal is output from the controller 60 to the clutch CL, and the output device 16 is held in a disconnected state by releasing the command signal. Next, the power generated by the generator 25 is supplied to the outside of the net zero energy next-generation ship 10 via the power line PL and a switch (not shown) for emergency measures in the event of an earthquake, fire, flood or other disaster. It can be used as electric power.

以上、本発明の実施例によるネットゼロエネルギー次世代船舶及びこれを備えたネットゼロエネルギー次世代船舶が記載されたが、本発明はこの実施例に示された構成に限定されず、様々な変更が可能である。 As described above, the net zero energy next-generation ship according to the embodiment of the present invention and the net zero energy next-generation ship equipped with the same have been described, but the present invention is not limited to the configuration shown in this embodiment, and various modifications are made. Is possible.

（１）ヒートポンプ用の低位熱回収伝熱壁部は船尾に形成したものとして記載したが、低位熱回収伝熱壁部は船体の側壁部或いは船底部に設けても良い。
（２）密閉動力サイクルの作動流体及びヒートポンプの冷媒として二酸化炭素を利用したが、作動流体及び冷媒は低沸点であればその他高知の媒体でも良い。
（３）圧縮機は、複合型圧縮機からなるものとして説明したが、複合型圧縮機をそれぞれ分離独立した作動流体圧縮機と冷媒圧縮機からなるように構成しても良い。(1) Although the lower heat recovery heat transfer wall for the heat pump is described as being formed on the stern, the lower heat recovery heat transfer wall may be provided on the side wall or the bottom of the hull.
(2) Carbon dioxide was used as the working fluid for the hermetic power cycle and the refrigerant for the heat pump. However, the working fluid and the refrigerant may be other known media as long as they have a low boiling point.
(3) Although the compressor has been described as being composed of a composite compressor, the composite compressor may be composed of a separate working fluid compressor and refrigerant compressor.

１０ネットゼロエネルギー次世代船舶；１０Ａエネルギー変換装置；１０Ｂ低位熱回収熱交換器（蒸発器）；１２密閉動力サイクル；１６出力装置；２０蓄電ユニット（蓄電システム）；２１充電器；２２，２３第１、第２蓄電装置；２４、２６第１、第２切替制御器；２５発電機；２７圧縮機（複合型回転式流体機械）；２８パルス電源；３０バッファアキュムレータ；３２電磁弁；４０回転式流体機械；４２高エンタルピー交換器；４３冷却器；４７膨張器；６０コントローラ；ＨＰヒートポンプ；ＥＶ１冷却器（熱交換器）；ＥＶ２放熱器；ＰＳプロペラシャフト；ＴＭトランスミッション10 Net Zero Energy Next Generation Ship; 10A Energy Conversion Device; 10B Low Heat Recovery Heat Exchanger (Evaporator); 12 Sealed Power Cycle; 16 Output Device; 20 Power Storage Unit (Power Storage System); 21 Charger; DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2nd electrical storage apparatus; 24, 26 1st, 2nd switching controller; 25 Generator; 27 Compressor (composite-type rotary fluid machine); 28 Pulse power supply; 30 Buffer accumulator; 32 Solenoid valve; 40 Rotary type 42 high enthalpy exchanger; 43 cooler; 47 expander; 60 controller; HP heat pump; EV1 cooler (heat exchanger); EV2 radiator; PS propeller shaft; TM transmission

Claims

A floating structure that floats in a heat source water having low thermal energy, and a sealed power cycle that circulates a working fluid and a refrigerant that are mounted on the floating structure and evaporate at a low boiling point by being sealed at a predetermined pressure. And a heat pump, and an energy conversion device having a power storage unit that supplies stored power to the hermetic power cycle, wherein the lower heat recovery heat exchanger uses the lower heat energy in the heat pump to generate refrigerant vapor from the refrigerant. The refrigerant vapor is compressed by a refrigerant compressor to produce a high-temperature and high-pressure refrigerant, and heat of the high-temperature and high-pressure refrigerant is transferred to the working fluid of the hermetic power cycle to produce a low-temperature and high-pressure refrigerant, In the sealed power cycle, the high-pressure refrigerant is decompressed and expanded by expansion means to generate a low-temperature and low-pressure refrigerant, and the low-temperature and low-pressure refrigerant is evaporated to generate cold. The working fluid received from the heat pump is compressed by a fluid compressor to generate a high-temperature and high-pressure working fluid, and the stored power is supplied to a pulse power supply to generate pulse power, and the high enthalpy converter is energized by the pulse power to generate heat. The high enthalpy supercritical fluid is generated by bringing the high temperature and high pressure working fluid into contact with the high enthalpy converter by raising the temperature to a predetermined temperature higher than the heat receiving temperature of the working fluid. To actuate the rotary piston body of the rotary fluid machine to generate mechanical energy, drive the refrigerant compressor and the fluid compressor with a part of the mechanical energy via the output shaft of the rotary piston body, The expansion gas of the rotary fluid machine is cooled by the cold heat of the heat pump, and the propulsion device is driven by the remainder of the mechanical energy Net zero energy next generation ship, characterized in that the drive.

A part of the mechanical energy is supplied to a generator to generate generated power, and a part of the generated power is circulated to the power storage unit as power storage power for the pulse power source for the pulse power source. The net zero energy next-generation ship according to claim 1.

In the energy conversion device, the high-temperature high-pressure working fluid is temporarily stored in a buffer accumulator, and the control valve is continuously opened during substantially the entire expansion stroke of the rotary piston body of the rotary fluid machine to 3. The net according to claim 1, wherein a high pressure working fluid is supplied to the high enthalpy converter, and the buffer accumulator and the control valve function as a starter of a rotary piston body of the rotary fluid machine. Zero energy next generation ship.

The high enthalpy converter is housed in a casing, an enthalpy multiplication chamber formed in the casing and communicating with the fluid compressor and a rotary piston body of the rotary fluid machine, and the enthalpy multiplication chamber The heating element according to claim 1, wherein the heating element is energized by the pulse power to raise the temperature to a predetermined temperature that is several times higher than the heat receiving temperature of the working fluid. Net zero energy next generation ship.