JP6239928B2 - 電力を生成するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
図示の実施形態では、制御ユニット342は、制御信号368を出力してチェックバルブ320の開閉を制御し、第3のチャンネル318を通ってバッファチャンバ322に加圧ガスの一部を排出する。例示的な実施形態では、第1の圧力平衡状態は、約10バールに等しいとすることができる。
102:サーマルポンプ
124:熱交換器
133:復水器
146:制御ユニット
Claims (24)
- 電力を生成するためのシステムであって、
バッファチャンバと、
前記バッファチャンバ及び流体源に結合されるサーマルポンプであって、前記流体源から第1のバルブを通って第1の流体を受ける第1のチャンネルと、第2のバルブを通って第2の流体を循環させ、該第2の流体が前記第1の流体と熱交換関係で循環されて一定容積の第1の流体を加熱して加圧ガスを発生させる第2のチャンネルと、チェックバルブを通って前記バッファチャンバに前記加圧ガスの一部を排出する第3のチャンネルと、第3のバルブを通って前記加圧ガスの追加の部分を排出する第4のチャンネルとを含むサーマルポンプと、
前記サーマルポンプから前記加圧ガスの追加の部分を受け取って膨張させるターボ膨張器と、
前記ターボ膨張器に結合されて電力を生成するように構成された発電機と、
を備える、システム。 - 前記流体源からの第1の流体の一部を受け取り、前記第1の流体の一部を加圧し、前記第1の流体の加圧部分を前記バッファチャンバに送給する圧縮装置を更に備え、前記第1の流体が気体媒体である、請求項1に記載のシステム。
- 前記流体源からの第1の流体の一部を受け取り、前記第1の流体の一部を加圧し、前記第1の流体の加圧部分を熱交換器に送給するポンプを更に備え、前記第1の流体が液体媒体である、請求項1に記載のシステム。
- 前記サーマルポンプが、直列又は並列配列で配置された複数のサーマルポンプを含む、請求項1から3のいずれかに記載のシステム。
- 前記バッファチャンバが、前記加圧ガスの一部を貯蔵するのに使用され、前記加圧ガスの一部を熱交換器に送給する、請求項1から4のいずれかに記載のシステム。
- 前記第1のバルブが、前記サーマルポンプと前記流体源との間に温度平衡状態が確立されるまで、前記第1の流体を前記サーマルポンプの第1のチャンネルを介して送給するように構成されている、請求項1から5のいずれかに記載のシステム。
- 前記チェックバルブが、前記サーマルポンプと前記バッファチャンバとの間に第1の圧力平衡状態が確立されるまで、前記加圧ガスの一部を前記サーマルポンプから前記バッファチャンバに排出するように構成されている、請求項1から6のいずれかに記載のシステム。
- 前記第3のバルブが、前記流体源と前記ターボ膨張器の入口との間で第2の圧力平衡状態が確立されるまで、前記加圧ガスの追加の部分を前記サーマルポンプから前記ターボ膨張器に排出するように構成されている、請求項1から7のいずれかに記載のシステム。
- 前記サーマルポンプの温度、前記流体源の温度、前記サーマルポンプの圧力、前記バッファチャンバの圧力、前記流体源の圧力、前記ターボ膨張器の入口におけるガスの圧力それぞれを検知するための複数のセンサを更に備える、請求項1から8のいずれかに記載のシステム。
- 前記複数のセンサに通信可能に結合された制御ユニットを更に備えており、前記制御ユニットが、
前記サーマルポンプの所定の温度及び前記流体源と前記サーマルポンプとの間の温度平衡状態に基づいて前記第1のバルブ、
前記流体源と前記サーマルポンプとの間の温度平衡状態及び前記サーマルポンプの所定の圧力に基づいて前記第2のバルブ、
前記サーマルポンプにおける所定の圧力及び前記サーマルポンプと前記バッファチャンバとの間の第1の圧力平衡状態に基づいて前記チェックバルブ、
前記第1の圧力平衡状態及び前記流体源と前記ターボ膨張器の入口との間の第2の圧力平衡状態に基づいて前記第3のバルブ、
のうちの少なくとも1つを制御するように構成されている、請求項9に記載のシステム。 - 前記サーマルポンプから前記加圧ガスの追加の部分の少なくとも一部を送給して、前記ターボ膨張器をバイパスする第4のバルブを有するバイパスチャンネルを更に備える、請求項1から10のいずれかに記載のシステム。
- 電力を生成する方法であって、
サーマルポンプと流体源との間に温度平衡状態が確立されるまで、流体源から第1のバルブ及び第1のチャンネルを通ってサーマルポンプまでの第1の流体を受け取るステップと、
前記サーマルポンプの第2のチャンネル及び第2のバルブを通って第2の流体を循環させ、該第2の流体が前記第1の流体と熱交換関係で循環されて一定容積の第1の流体を加熱して加圧ガスを発生させるステップと、
前記サーマルポンプとバッファチャンバとの間に第1の圧力平衡状態が確立されるまで、第3のチャンネル及びチェックバルブを介して前記加圧ガスの一部を前記サーマルポンプから前記バッファチャンバに排出するステップと、
前記流体源とターボ膨張器の入口との間で第2の圧力平衡状態が確立されるまで、前記加圧ガスの追加の部分を前記サーマルポンプから前記ターボ膨張器に排出するステップと、
前記加圧ガスの追加の部分を膨張させて発電機を駆動し、電力を生成するステップと
を含む、方法。 - 前記流体源から前記第1の流体の一部を受け取り、前記第1の流体の一部を加圧して、前記第1の流体の加圧部分を圧縮装置を通じて前記バッファチャンバに送給するステップを更に含み、前記第1の流体が気体媒体である、請求項12に記載の方法。
- 前記流体源から前記第1の流体の一部を受け取り、前記第1の流体の一部を加圧して、前記第1の流体の加圧部分をポンプを通じて熱交換器に送給するステップを更に含み、前記第1の流体が液体媒体である、請求項12に記載の方法。
- 前記バッファチャンバに前記加圧ガスの一部を貯蔵し、前記加圧ガスの一部を熱交換器に送給するステップを更に含む、請求項12から14のいずれかに記載の方法。
- 前記サーマルポンプの温度、前記流体源の温度、前記サーマルポンプの圧力、前記バッファチャンバの圧力、前記流体源の圧力及び前記ターボ膨張器の入口におけるガスの圧力を複数のセンサを用いてそれぞれを検知するステップを更に含む、請求項12から15のいずれかに記載の方法。
- 前記サーマルポンプの所定の温度及び前記流体源と前記サーマルポンプとの間の温度平衡状態に基づいて前記第1のバルブ、
前記流体源と前記サーマルポンプとの間の温度平衡状態及び前記サーマルポンプの所定の圧力に基づいて前記第2のバルブ、
前記サーマルポンプにおける所定の圧力及び前記サーマルポンプと前記バッファチャンバとの間の第1の圧力平衡状態に基づいて前記チェックバルブ、
前記第1の圧力平衡状態及び前記流体源と前記ターボ膨張器の入口との間の第2の圧力平衡状態に基づいて前記第3のバルブ、
のうちの少なくとも1つを制御するステップを更に含む、請求項16に記載の方法。 - 電力を生成するためのシステムであって、
主ターボ膨張器と、
前記主ターボ膨張器に結合されて、該主ターボ膨張器から送給されるガスを凝縮し、凝縮液体を生成する復水器と、
液体ポンプを介して前記復水器に結合されるサーマルポンプであって、前記復水器から液体を受け取る第1のチャンネルと、前記主ターボ膨張器からの前記ガスの一部を前記液体と熱交換関係で循環させ、一定容積の前記液体を蒸発させて加圧ガスを生成する第2のチャンネルと、チェックバルブを通ってバッファチャンバに前記加圧ガスの一部を排出する第3のチャンネルと、第3のバルブを通って前記加圧ガスの追加の部分を排出する第4のチャンネルとを含むサーマルポンプと、
第4のチャンネルを介して前記サーマルポンプに結合され、前記加圧ガスの追加の部分を受け取って膨張させる補助ターボ膨張器と、
前記補助ターボ膨張器に結合されて電力を生成する第1の発電機と
を備える、システム。 - 前記バッファチャンバに結合され、該バッファチャンバからの加圧ガスの一部を加熱するための熱交換器を更に備える、請求項18に記載のシステム。
- 前記液体ポンプに結合され、前記液体の一部を受け取り、該液体の一部を加圧し、前記液体の加圧部分を前記熱交換器に送給するポンプを更に備え、前記熱交換器を用いて前記液体の加圧部分を加熱して蒸気を発生させる、請求項19に記載のシステム。
- 前記主ターボ膨張器に結合されて電力を生成する第2の発電機を更に備える、請求項19または20に記載のシステム。
- 前記サーマルポンプの温度、前記復水器の温度、前記サーマルポンプの圧力、前記バッファチャンバの圧力、前記復水器の圧力及び前記補助ターボ膨張器の入口におけるガスの圧力を検知するため複数のセンサを更に備える、請求項18から21のいずれかに記載のシステム。
- 前記複数のセンサに通信可能に結合された制御ユニットを更に備えており、該制御ユニットが、
前記サーマルポンプの所定の温度及び前記復水器と前記サーマルポンプとの間の温度平衡状態に基づいて前記第1のバルブ、
前記復水器と前記サーマルポンプとの間の温度平衡状態及び前記サーマルポンプの所定の圧力に基づいて前記第2のバルブ、
前記サーマルポンプにおける所定の圧力及び前記サーマルポンプと前記バッファチャンバとの間の第1の圧力平衡状態に基づいて前記チェックバルブ、
前記第1の圧力平衡状態及び前記復水器と前記補助ターボ膨張器の入口との間の第2の圧力平衡状態に基づいて前記第3のバルブ、
のうちの少なくとも1つを制御するように構成されている、請求項22に記載のシステム。 - 前記サーマルポンプから送給される加圧ガスの追加の部分の少なくとも一部をバイパスするため第4のバルブを備えたバイパスチャンネルを更に備え、前記制御ユニットが前記第4のバルブを制御するように構成されている、請求項23に記載のシステム。
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