JP6128656B2 - 有機ランキンサイクルによってエネルギーを発生させる装置及びプロセス - Google Patents

Description

本発明は、有機ランキンサイクルによるエネルギー発生のための装置及びプロセスに関する。

簡単で信頼できる態様で熱エネルギーを機械エネルギー及び／又は電気エネルギーに変換することを実施する、熱力学ランキンサイクル（ＯＲＣ−有機ランキンサイクル）に基づく装置が知られている。これらの装置では、（高分子量又は中間分子量の）有機タイプの作動流体が、従来の水／蒸気システムの代わりに使用されることが好ましい。その理由は、有機流体は、一般的に１００℃〜３００℃の間の相対的に低い温度において、また、より高い温度においても、より効率的な態様で熱源を変換することが可能であるからである。したがって、ＯＲＣ変換システムは、近年、地熱分野、工業エネルギー回収技術分野、バイオマス及び集光型太陽発電（ＣＳＰ）からのエネルギー発生のための装置の分野、再ガス化装置の分野などの種々の分野において、ますます幅広い用途が見出だされるようになってきている。

有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）による熱エネルギーの変換のための既知のタイプの装置は、高温源と作動流体との間で熱を交換し、作動流体を加熱し、蒸発させる（及び、場合によっては過熱する）ようになっている、少なくとも１つの熱交換器と、熱交換器から流出する、蒸発した作動流体を供給され、ランキンサイクルにしたがって、作動流体中に存在する熱エネルギーを機械エネルギーへ変換することを実施するようになっている、少なくとも１つのタービンと、タービンに動作可能に接続された少なくとも１つの発電機であって、タービンによって生成された機械エネルギーが電気エネルギーに変換される、少なくとも１つの発電機と、少なくとも１つの凝縮器であって、タービンから出て来る作動流体が、凝縮させられ、少なくとも１つのポンプに送られ、ポンプから、作動流体が、熱交換器に供給される、少なくとも１つの凝縮器と、を一般的に備える。

高分子量ガス及び蒸気の膨張のための既知のタイプのタービンが、例えば、公開文献の米国特許第４４５８４９３号及び国際公開第２０１０／１０６５７０号パンフレットに説明されている。米国特許第４４５８４９３号に開示されているタービンは、多段式タイプのものであり、第１の軸線方向段に、半径方向中心に向かう段が続く。反対に、文献の国際公開第２０１０／１０６５７０号パンフレットに開示されているタービンは、軸線方向タイプのものであり、入口部から出口部へ作動流体を輸送するための周囲渦巻き部を有するボックスと、第１のステーター、及び存在する可能性がある他のステーターと、軸線の周りを回転するタービンシャフトであって、第１のローター、及び存在する可能性がある他のローターを支持する、タービンシャフトとを備える。チューブ状の部材が、片持ち梁方式でボックスから延在しており、タービンシャフトと同軸となっている。支持ユニットは、チューブ状の部材とタービンシャフトとの間に位置付けられており、且つ、チューブ状の部材から、シャフトを除いて、一緒に抜き出し可能である。

より一般的に、熱力学ＯＲＣサイクルに関して現在使用されている既知の膨張ボックスのタイプは、軸線方向の単段式及び多段式のタイプのもの、及び、半径方向の単段式及び多段式の中心に向かうタイプ又は流入タイプのものである。

国際公開第２０１１／００７３６６号パンフレットは、軸線方向に順次配設された３つの半径方向段を備える、エネルギーを発生させるためのＯＲＣ熱力学サイクルの分野で使用されるタービンを示している。

欧州特許第２０８０８７６号明細書は、ターボ機械、特に、２つのタービン（そのうちの１つは、半径方向流入タービンである）及び２つの圧縮機を備えた多段式のターボ圧縮機を示している。

米国特許第１，４８８，５８２号明細書は、１つの高圧部分及び１つの低圧部分を備えたタービンを図示しており、タービンにおいて、流体の流れが、軸線方向から半径方向へ徐々に偏向させられている。

米国特許出願公開第２０１０／０１２２５３４号明細書は、半径方向流入タービンを備える、エネルギー回収のための閉じた回路システム又は循環回路システムを示している。

この範囲内において、本願出願人は、
ＯＲＣ装置で現在使用されているタービンに対して、該タービンの内側で起こるエネルギー変換の効率を向上させること、及び、
ＯＲＣ装置で現在使用されているタービンに対して、構造的な複雑性を低減し、該タービンの信頼性を高めること
の必要性を感じてきた。

より詳細には、タービンの全体効率を向上させるために、並びに、タービンの中の、及び、より全体的には、ＯＲＣ装置におけるエネルギー変換プロセスを向上させるために、本願出願人は、作動流体の漏洩及びベンチレーション（ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ）、並びに、熱損失に起因する損失を低減させる必要性を感じてきた。

本願出願人は、上記にリストアップされた目的は、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）を使用したエネルギー発生のための装置及びプロセスの分野において、半径方向遠心タービン又は流出膨張タービンを使用して実現されることが可能であるということを見出した。

より詳細には、本発明は、有機ランキンサイクルを用いたエネルギー発生のための装置に関し、
高分子量の有機作動流体と、
高温源と作動流体との間で熱を交換し、前記作動流体を加熱及び蒸発させるようになっている、少なくとも１つの熱交換器と、
熱交換器から流出する、蒸発した作動流体を供給され、ランキンサイクルにしたがって、作動流体中に存在する熱エネルギーを機械エネルギーへ変換させることを実施する、少なくとも１つの膨張タービンと、
少なくとも１つの凝縮器であって、前記少なくとも１つのタービンから流出する作動流体が、凝縮させられ、少なくとも１つのポンプに送られ、次いで、作動流体が、前記少なくとも１つの熱交換器に供給される、少なくとも１つの凝縮器と
を備える、装置において、前記膨張タービンが、外向き半径流タイプであることを特徴とする。

高分子量の有機作動流体が、炭化水素、ケトン、シロキサン、又はフッ化材料（ペルフルオロ材料（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）が含まれている）を含む群から選択されることが可能であり、且つ、通常、１５０〜５００ｇ／ｍｏｌの間に含まれる分子量を有する。この有機作動流体が、ペルフルオロ−２−メチルペンタン（毒性でなく、且つ、可燃性でないというさらなる利点を有する）、ペルフルオロ１、３ジメチルシクロヘキサン、ヘキサメチルジシロキサン、又は、オクタメチルトリシロキサンであることが好ましい。

別の態様では、本発明は、有機ランキンサイクルを用いたエネルギー発生のためのプロセスであって、
ｉ）少なくとも１つの熱交換器を通して有機作動流体を供給し、高温源と前記作動流体との間で熱を交換し、前記作動流体を加熱及び蒸発させるようになっている、ステップと、
ｉｉ）熱交換器から流出する、蒸発した有機作動流体を、少なくとも１つの膨張タービンに供給し、ランキンサイクルにしたがって、作動流体中に存在する熱エネルギーを機械エネルギーへ変換させることを実施するステップと、
ｉｉｉ）前記少なくとも１つの膨張タービンから流出する有機作動流体を、該作動流体が凝縮される少なくとも１つの凝縮器に供給するステップと、
ｉｖ）凝縮器から流出する有機作動流体を前記少なくとも１つの熱交換器に送るステップと
を含む、プロセスにおいて、
ステップｉｉ）において、膨張タービンの入口部から出口部に作動流体によって追従される経路が、少なくとも部分的に、外向き半径流経路であることを特徴とするプロセスに関する。

本願出願人は、外向き半径流タービンが、関連の適用にとって、すなわち、ＯＲＣサイクルにおける高分子量の作動流体の膨張にとって、最も適切な装置であるということを確かめた。その理由は、
ＯＲＣサイクルにおける膨張が、低いエンタルピーの変化によって特徴付けられ、本発明の目的である外向き半径流タービンが、軸線方向及び／又は半径方向流入装置と比較してより低い仕事を実施するので、低いエンタルピーの変化を伴う適用に適しており、周速及び反動度が同じであるということ、
ＯＲＣサイクルにおける膨張が、上述のサイクルを特徴付ける低いエンタルピーの変化に起因して、ローターの低い回転速度及び低い周速、適度な温度、又は、いずれにせよ、例えばガスタービン程は高くないということによって特徴付けられ、外向き半径流タービンが、低い機械的応力及び熱応力を伴う状況に良好に適合しているということ、
一般的なランキンサイクル及び特にＯＲＣサイクルは、体積膨張比によって特徴付けられているので、外向き半径流タービンは、ホイールの直径が流れ方向に増大するという事実に起因して、装置のブレードの高さ、及び、特に第１段の高さを最適化し、したがって、全体の流入及びチョークしていない流入が、ほとんど常に可能であるということ、
外向き半径流タービンの構成形状は、いくつかの膨張段が単一のディスクの上に得られることを可能にするので、二次流れ及び漏洩に起因する損失が低減させられることが可能であり、同時に、より低減されたコストに到達することが可能であるということ、
加えて、外向き半径流構成の膨張タービンが、最終膨張段のブレードを捩じることを不要にし、したがって、装置構成を簡略化するということにある。

好適な実施形態によれば、膨張タービンが、軸線方向入口部及び半径方向の周囲出口部を有する固定ボックスと、ボックス内に取り付けられており、回転軸線「Ｘ−Ｘ」の周りに回転する、１つだけのローターディスクと、ローターディスクの前側面に取り付けられており、回転軸線「Ｘ−Ｘ」の周りに配設されている、少なくとも１つの第１の列のローターブレードと、ローターディスクに面してボックスに取り付けられており、回転軸線「Ｘ−Ｘ」の周りに配設されている、少なくとも１つの第１の列のステーターブレードとを備える。

膨張タービンが、第１の列のローターブレードに対して半径方向外側位置に配設されている少なくとも１つの第２の列のローターブレードと、第１の列のステーターブレードに対して半径方向外側位置に配設されている少なくとも１つの第２の列のステーターブレードとを備えることが好ましい。

本発明の目的である外向き半径流タービンは、軸線方向の装置とは違い、多段式の装置に対しても、１つのディスクだけを必要とし、したがって、ベンチレーションに起因して、より少ない損失を提供し、且つ、より低減されたコストを提供する。上述のコンパクトさに起因して、非常に低減された遊びが維持されることが可能であり、そのことは、結果として、低減された漏洩、したがって、より小さい漏れに起因する損失をもたらす。熱損失も、より小さくなる。

加えて、半径方向遠心タービンのブレードは、捩じられる必要がなく、このことは、前記ブレード及びタービン全体に関して、より低い製造コストを伴う。

好適な実施形態によれば、外向き半径流膨張タービンが、バッフルを備えており、バッフルが、軸線方向入口部において、ボックスに固定して取り付けられており、軸線方向の流れを、第１の列のステーターブレードに向けて半径方向に偏向させるように構成されている。

バッフルが、流入に面する凸状の表面を有することが好ましい。

バッフルが、半径方向の周囲部分において、第１の列のステーターブレードを支持していることが好ましい。

第１のステーター入口部において流体力学損失を制限することに加えて、バッフルは、流体が、より高い圧力で可動部品に当たることを防止することを目的としている。この手段が、ローターディスクの摩擦による損失をさらに低減し、設計条件とは異なる条件が生じる場合に、より大きい柔軟性を可能にする。

ローターディスクの前側面と、ステーターブレードを支持するボックスの面とが、回転軸線「Ｘ−Ｘ」から離れると、互いに発散することが好ましい。

膨張タービンが、ステーターブレード又はローターブレードに対して半径方向外側位置に設置されているディフューザーを備えることが好ましい。

流出構成について、半径方向タービンが、排出部における運動エネルギーの回収を可能にするディフューザーの達成、及び、したがって、装置のより良い全体効率を容易にする。

代替的な実施形態では、膨張タービンが、好ましくはローターディスクの半径方向外側の周囲部に配設された少なくとも１つの外向き半径流段及び少なくとも１つの軸線方向段を備える。

さらなる特徴及び利点は、本発明による、有機ランキンサイクルを用いてエネルギーを発生させる装置及びプロセスの、好適であるが排他的でない実施形態の詳細な説明から、より明らかになることとなる。

これらの構成の詳細な説明が、非限定的な例として提供された添付の図面を参照して以下に示されることとなる。

本発明による、有機ランキンサイクルを用いたエネルギー発生のための装置の基本構成を図式的に示す図である。 図１の装置に属するタービンの側断面図である。 図２のタービンの部分正面断面図である。

図面を参照すると、本発明による、有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）を使用したエネルギー発生のための装置が、参照番号１によって示されている。

装置１は、高分子量又は中間分子量の有機作動流体が流れる循環回路を備えている。この流体は、炭化水素、ケトン、フッ化炭素、及びシロキサンを含む群から選択されることが可能である。この流体は、１５０〜５００ｇ／ｍｏｌの間に含まれる分子量を有するペルフルオロ流体であることが好ましい。

図１は、基本構成のランキンサイクルの回路を示しており、ポンプ２と、熱交換器（ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）又は熱的交換器（ｔｈｅｒｍａｌ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）３と、発電機５に接続されている膨張タービン４と、凝縮器６とを想定している。

ポンプ２が、凝縮器６から熱交換器３内に有機作動流体を導入する。熱交換器３では、流体が加熱され、蒸発され、次いで、気相状態でタービン４に供給され、タービン４において、作動流体中にある熱エネルギーが、機械エネルギーへ、次いで、発電機５を通して電気エネルギーに変換される。タービン４の下流において、凝縮器６内で、作動流体が凝縮され、ポンプ２を通して熱交換器に再び送られる。

ポンプ２、熱交換器３、発電機５、及び凝縮器６は、既知のタイプのものなので、本明細書では、さらに説明はしない。

膨張タービン４は、単段式又は多段式の外向き半径流タイプのものであり、すなわち、膨張タービン４は、１つ又は複数の外向き半径流膨張段、又は、少なくとも１つの外向き半径流段及び少なくとも１つの軸線方向段から構成されることが有利である。換言すれば、作動流体の流れが、タービン４のより半径方向内側の領域に、軸線方向に沿ってタービン４に進入し、膨張した状態で、半径方向又は軸線方向に沿って、タービン４自体のより半径方向外側の領域に流れ出る。進入口と出口との経路の間で、流れは、膨張しながらタービン４の回転軸線「Ｘ−Ｘ」から離れる。

外向き半径流タービンの好ましいが非限定的な実施形態が、図２及び図３に示されている。このタービン４は、円形形状の前側半割ボックス８と、ボルト１０によって接合された後側半割ボックス９とで形成された固定ボックス７を備えている（図３）。スリーブ１１が、後側半割ボックス９から片持ち梁式で突出している。

前側半割ボックス８及び後側半割ボックス９によって境界を定められた内側容積部内にはローター１２が収容されており、ローターは、シャフト１３に強固に拘束されており、そして、シャフト１３は、軸受１４によってスリーブ１１内に回転可能に支持されており、シャフト１３は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」の周りを自由に回転するようになっている。

回転軸線「Ｘ−Ｘ」において、前側半割ボックス８内に形成されているのが、軸線方向入口部１５であり、ボックス７の周囲半径方向部分において、ディフューザー１６の外側にある半径方向の周囲出口部が形成されている。

ローター１２が、シャフト１３に締結された単一のローターディスク１７を備え、ローターディスク１７は、回転軸線「Ｘ−Ｘ」に垂直になっており、前側半割ボックス８の方に向けられた前側面１８と、後側半割ボックス９の方に向けられた後側面１９とを有している。ローターディスク１７の前側面１８と、前側半割ボックス８との間に境界を定められているのは、有機作動流体のための通路容積部２０である。補償チャンバー２１が、ローターディスク１７の後側面１９と、後側半割ボックス９との間に限定されている。

ローターディスク１７の前側面１８は、３列のローターブレード２２ａ、２２ｂ、２２ｃを支持している。それぞれの列は、回転ディスク「Ｘ−Ｘ」の周りに配設された複数の平坦なローターブレードを備えている。第２の列のローターブレード２２ｂが、第１の列のローターブレード２２ａに対して半径方向外側位置に配設されており、第３の列のローターブレード２２ｃが、第２の列のローターブレード２２ｂに対して半径方向外側の位置に配設されている。ステーターブレードの３つの列２４ａ、２４ｂ、２４ｃが、ローターディスク１７の方に向けられた前側半割ボックス８の内側面２３に取り付けられている。それぞれの列が、回転軸線「Ｘ−Ｘ」の周りに配設された複数の平坦なステーターブレードを備えている。第１の列のステーターブレード２４ａが、第１の列のローターブレード２２ａに対して半径方向内側の位置に配設されている。第２の列のステーターブレード２４ｂが、第１の列のローターブレード２２ａに対して半径方向外側の位置に配設されており、且つ、第２の列のローターブレード２２ｂに対して半径方向内側の位置に配設されている。第３の列のステーターブレード２４ｃが、第２の列のローターブレード２２ｂの半径方向外側の位置に配設されており、且つ、第３の列のローターブレード２２ｃに対して半径方向内側の位置に配設されている。したがって、タービン４は、３つの段を有している。

タービン１の内側では、軸線方向入口部１５に進入する作動流体の流れが、凸状の円形形状を有するバッフル２５によって偏向させられ、バッフル２５は、ローターディスク１７の前側においてボックス７に固定して取り付けられており、回転軸線「Ｘ−Ｘ」と同軸に配設されており、その凸面は、軸線方向入口部１５及び流入する流れに面している。バッフル２５が、回転軸線「Ｘ−Ｘ」から始まり、第１の列のステーターブレード２４ａまで、半径方向に延在している。第１の列のステーターブレード２４ａが、バッフル２５の周囲部分に一体化されており、且つ、前側半割ボックス８の内側面２３に取り付けられる端部を有している。より詳細には、バッフル２５は、凸状の薄板によって画定されており、凸状の薄板は、凸状の／凹状の中央部分２５ａと半径方向に対称であり、中央部分２５ａの凸面が、前側半割ボックス８及び軸線方向入口部１５に面しており、半径方向に最も外側の部分２５ｂは、環状及び凹状／凸状であり、その凹面が、前側半割ボックス８に面している。前側半割ボックス８と、バッフル２５の半径方向に最も外側の部分２５ｂとが、作動流体をタービン４の第１段（第１の列のローターブレード２２ａ、及び、第１の列のステーターブレード２４ａ）に案内する発散型（ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ）ダクトを限定している。

ローターディスク８の前側面１８と、ステーターブレード２４ａ、２４ｂ、２４ｃを担持する前側半割ボックス８の面２３とが、前記第１段から始めて、回転軸線（Ｘ−Ｘ）から離れると、互いに発散し、半径方向に最も外側のブレードは、半径方向に最も内側のブレードのブレード高さよりも大きいブレード高さを有している。

タービン４は、運動エネルギーの回収のためのディフューザー２６をさらに備えており、ディフューザー２６は、第３段（第３の列のローターブレード２２ｃ、及び、第３の列のステーターブレード２４ｃ）に対して半径方向に外側位置に設置されており、且つ、ローターディスク８の前側面１８と、反対側の前側半割ボックス８の面２３とによって、画定されている。出口部フランジ２８と連通する渦巻き部２７が、ディフューザー２６出口において、ボックス７の半径方向外側の周囲部に設置されている。

示されていない代替的な実施形態によれば、第３の半径方向段の代わりに、流れが、ローター周囲部に装着された軸線方向段を横断する。

図示されているタービン４は、ローター７上の、及び、シャフト１３を通して、スラスト軸受１４の上の作動流体によってもたらされる軸線方向スラストのための補償デバイスをさらに備えている。このデバイスは、スリーブ１１とスラスト軸受１４との間に軸線方向に置かれたロードセル２９と、スラスト軸受１４がロードセル２９に対して押されるように維持するように構成されたばね３０と、ロードセル２９に動作可能に接続されたＰＬＣ（プログラマブル論理制御装置）（図示せず）と、補償チャンバー２１に連通するダクト３２に位置付けられている調節弁３１と、前側半割ボックス８内に形成され、通路孔３４を通して第１段からの出口における作動流体と同じ圧力にさせられるさらなるチャンバー３３とを備えている。デバイスは、検出された軸線方向スラストに応じて、さらなるチャンバー３３から補償チャンバー２１内への作動流体の流入のフィードバック調節を実施し、軸受に対する軸線方向負荷を、制御された状態で維持するようになっている。

作動流体の進入は、滑らかであり円形形状である前側半割ボックス８と同心円の位置において、軸線方向入口部１５から起こる。図２に示されているように、タービン４の内側で、流体の流れが、バッフル２５によって偏向させられ、且つ、バッフル２５及び前側半割ボックス８と一体の第１の列のステーターブレード２４ａに方向付けされる。

Claims (10)

1. 有機ランキンサイクルによってエネルギーを発生させる有機ランキンサイクル装置であって、
   高温源と有機作動流体との間で熱を交換し、前記有機作動流体を加熱及び蒸発させるようになっている、少なくとも１つの熱交換器（３）と、
   前記熱交換器（３）から送られて来る、蒸発した前記有機作動流体が供給され、ランキンサイクルにしたがって、前記有機作動流体中に存在する熱エネルギーを機械エネルギーに変換させる、少なくとも１つの膨張タービン（４）と、
   少なくとも１つの凝縮器（６）であり、前記少なくとも１つのタービン（４）から流出する前記有機作動流体が、凝縮され、少なくとも１つのポンプ（２）に送られ、次いで、前記有機作動流体が、前記少なくとも１つの熱交換器（３）に供給される、少なくとも１つの凝縮器（６）と、
   を備える、有機ランキンサイクル装置において、
   前記膨張タービン（４）が、外向き半径流タイプであり、前記膨張タービン（４）の入口部（１５）と出口部（１６）との間の経路において、前記作動流体の流れが、膨張しながら、前記膨張タービン（４）の回転軸線（Ｘ−Ｘ）から離れていき、
   前記膨張タービン（４）は、
   軸線方向入口部（１５）及び半径方向の周囲出口部（１６）を有する固定ボックス（７）と、
   前記固定ボックス（７）内に取り付けられており、回転軸線（Ｘ−Ｘ）の周りを回転する、１つだけのローターディスク（１７）と、
   前記ローターディスク（１７）の前側面（１８）に取り付けられており、前記回転軸線（Ｘ−Ｘ）の周りに配設されている、少なくとも１つの第１の列のローターブレード（２２ａ）と、
   前記ローターディスク（１７）に面して前記固定ボックス（７）に取り付けられており、前記回転軸線（Ｘ−Ｘ）の周りに配設されている、少なくとも１つの第１の列のステーターブレード（２４ａ）と、
   前記第１の列のローターブレード（２２ａ）に対して半径方向外側の位置に配設されている少なくとも１つの第２の列のローターブレード（２２ｂ、２２ｃ）と、
   前記第１の列のステーターブレード（２４ａ）に対して半径方向外側の位置に配設されている少なくとも１つの第２の列ステーターブレード（２４ｂ、２４ｃ）と、
   前記ローターディスク（１７）の半径方向外側の周囲部に装着された軸線方向段と、
   を備えることを特徴とする、有機ランキンサイクル装置。
2. 前記膨張タービン（４）が、バッフル（２５）を備えており、前記バッフル（２５）が、前記軸線方向入口部（１５）において、前記固定ボックス（７）に固定して取り付けられており、前記軸線方向の流れを、前記第１の列のステーターブレード（２４ａ）に向けて半径方向に偏向させるように構成されている、請求項１に記載の有機ランキンサイクル装置。
3. 前記バッフル（２５）が、凸状の表面（２５ａ）を有している、請求項２に記載の有機ランキンサイクル装置。
4. 前記バッフル（２５）が、半径方向の周囲部分において、前記第１の列のステーターブレード（２４ａ）を支持している、請求項２又は３に記載の有機ランキンサイクル装置。
5. 前記ローターディスク（１７）の前記前側面（１８）と、前記ステーターブレード（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）を支持する前記固定ボックス（７）の面（２３）とが、前記回転軸線（Ｘ−Ｘ）から離れると、互いに発散する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機ランキンサイクル装置。
6. 前記膨張タービン（４）が、前記ステーターブレード（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ）及びローターブレード（２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）に対して半径方向外側の位置に設置されているディフューザー（２７）を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の有機ランキンサイクル装置。
7. 有機ランキンサイクルによってエネルギー発生させる有機ランキンサイクルプロセスであって、
   ｉ）少なくとも１つの熱交換器（３）を通して有機作動流体を供給し、高温源と前記作動流体との間で熱を交換し、前記有機作動流体を加熱及び蒸発させるようになっている、ステップと、
   ｉｉ）前記熱交換器（３）から流出する、蒸発した前記有機作動流体を、少なくとも１つの膨張タービン（４）に供給し、ランキンサイクルにしたがって、前記有機作動流体中に存在する熱エネルギーを機械エネルギーへ変換させるステップと、
   ｉｉｉ）前記少なくとも１つの膨張タービン（４）から流出する前記有機作動流体を、前記作動流体が凝縮させられる少なくとも１つの凝縮器（６）に供給するステップと、
   ｉｖ）前記凝縮器（６）から流出する前記有機作動流体を前記少なくとも１つの熱交換器（３）に送るステップと、
   を含む、有機ランキンサイクルプロセスにおいて、
   前記ステップｉｉ）において、前記膨張タービン（４）が、外向き半径流タービンであり、前記膨張タービンの入口部（１５）から出口部（１６）へ、前記作動流体によって追従される経路が、外向き半径流経路であり、
   前記有機作動流体が、前記膨張タービン（４）の単一のローターディスクを通過し、
   前記有機作動流体が、その後前記膨張タービン（４）のローターディスク（１７）の周囲部に装着された軸線方向段を横断する、有機ランキンサイクルプロセス。
8. 前記有機作動流体が、炭化水素、ケトン、シロキサン、フッ化材料、及び、好ましくは、ペルフルオロ−２−メチルペンタン、ペルフルオロ１、３ジメチルシクロヘキサン、ヘサメチルジシロキサン、又は、オクタメチルトリシロキサンを含む群から選択される、請求項７に記載の有機ランキンサイクルプロセス。
9. 前記膨張タービン（４）が、多段式タービンである、請求項７又は８に記載の有機ランキンサイクルプロセス。
10. 前記有機作動流体が、１５０〜５００ｇ／ｍｏｌの間に含まれる分子量を有する、請求項７又は８に記載の有機ランキンサイクルプロセス。

Images