JPH03111605A - 非共沸混合媒体から不凝縮ガスを分離する方法 - Google Patents
非共沸混合媒体から不凝縮ガスを分離する方法Info
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- JPH03111605A JPH03111605A JP24780689A JP24780689A JPH03111605A JP H03111605 A JPH03111605 A JP H03111605A JP 24780689 A JP24780689 A JP 24780689A JP 24780689 A JP24780689 A JP 24780689A JP H03111605 A JPH03111605 A JP H03111605A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、非共沸混合物を作動媒体として使用するバ
イナリ−システムにおいて、作動媒体から不凝縮ガスを
分離する方法に関する。
イナリ−システムにおいて、作動媒体から不凝縮ガスを
分離する方法に関する。
非共沸混合物は沸点が異なる２以上の流体の混合物であ
って、二成分系または多成分系の非共沸混合物をバイナ
リ−システムの作動媒体として用いることは知られてい
る（例えば、特開昭６１−７９８１０号公報、同６１−
９３２１２号公報等参照）第４図は工場温排水等の熱源
から熱を回収して動力として取り出すようにしたバイナ
リ−発電システムを示す、このシステムにおいて、作動
媒体は、蒸発器（２）、タービン（４）、凝縮器（６）
、および、ポンプ（８）を直列に接続して構成される系
内を循環する。すなわち、作動媒体は蒸発器（２）にて
熱源から熱を奪って蒸発し、発生した蒸気はタービン（
４）に供給されてそこで膨張して仕事をし、タービン（
４）から排出された蒸気は凝縮器（６）で冷却水に熱を
奪われて凝縮した後、ポンプ（８）で再び蒸発器（２）
へ送られる。以後、上述のサイクルを反復する。タービ
ン（４）の出力軸は適当な負荷、この場合、発電機（１
０）に連結されている。
って、二成分系または多成分系の非共沸混合物をバイナ
リ−システムの作動媒体として用いることは知られてい
る（例えば、特開昭６１−７９８１０号公報、同６１−
９３２１２号公報等参照）第４図は工場温排水等の熱源
から熱を回収して動力として取り出すようにしたバイナ
リ−発電システムを示す、このシステムにおいて、作動
媒体は、蒸発器（２）、タービン（４）、凝縮器（６）
、および、ポンプ（８）を直列に接続して構成される系
内を循環する。すなわち、作動媒体は蒸発器（２）にて
熱源から熱を奪って蒸発し、発生した蒸気はタービン（
４）に供給されてそこで膨張して仕事をし、タービン（
４）から排出された蒸気は凝縮器（６）で冷却水に熱を
奪われて凝縮した後、ポンプ（８）で再び蒸発器（２）
へ送られる。以後、上述のサイクルを反復する。タービ
ン（４）の出力軸は適当な負荷、この場合、発電機（１
０）に連結されている。
システムの所期のサイクルを継続させるために、作動媒
体に含まれる不凝縮ガスを分離して系外に排出しなけれ
ばならない。従来は、凝縮器（６）の出口側の気相部に
アフタークーラーを設けて、未凝縮の作動媒体蒸気を凝
縮させるとともに不凝縮ガスを分離させるようにしてい
た。
体に含まれる不凝縮ガスを分離して系外に排出しなけれ
ばならない。従来は、凝縮器（６）の出口側の気相部に
アフタークーラーを設けて、未凝縮の作動媒体蒸気を凝
縮させるとともに不凝縮ガスを分離させるようにしてい
た。
しかしながら、非共沸混合媒体の場合、単一成分からな
る作動媒体と同じように凝縮器の出口側の気相部にアフ
タークーラーを設けて不凝縮ガスを濃縮しても、、低沸
点成分が多くなるだけで不凝縮ガスは分離されない。
る作動媒体と同じように凝縮器の出口側の気相部にアフ
タークーラーを設けて不凝縮ガスを濃縮しても、、低沸
点成分が多くなるだけで不凝縮ガスは分離されない。
例えば、沸点が約２８°ＣのフロンＲ−１２３と、沸点
が約−４０℃のフロンＲ−２２からなる非共沸混合媒体
の場合、全部を凝縮させるためには一４０℃以下に冷却
しなければならない、これには冷凍機が必要となり、し
かも多大の動力を消費する。
が約−４０℃のフロンＲ−２２からなる非共沸混合媒体
の場合、全部を凝縮させるためには一４０℃以下に冷却
しなければならない、これには冷凍機が必要となり、し
かも多大の動力を消費する。
そこで、この発明の目的は、より少ない動力で非共沸混
合媒体から不凝縮ガスを有効に分離させることができる
ようにすることである。
合媒体から不凝縮ガスを有効に分離させることができる
ようにすることである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、凝縮器出口気相部を低沸点成分と共に圧縮
した後、低沸点成分を冷却して液化させることによゲ乙
不凝縮ガスを分離させるようにした。
した後、低沸点成分を冷却して液化させることによゲ乙
不凝縮ガスを分離させるようにした。
すなわち、この発明の非共沸混合媒体の不凝縮ガス分離
方法は、凝縮器出口のガス相を、低沸点成分が冷却水で
凝縮させられる圧力まで圧縮することと、その後、低沸
点成分を冷却して凝縮させることからなる。
方法は、凝縮器出口のガス相を、低沸点成分が冷却水で
凝縮させられる圧力まで圧縮することと、その後、低沸
点成分を冷却して凝縮させることからなる。
第３図は、一定圧力のもとにおける成分Ａおよび成分Ｂ
の単独の飽和温度をそれぞれＴＡおよびＴ、とするとき
、高沸点成分Ａと低沸点成分Ｂからなる二成分系非共沸
混合物の濃度と温度の関係を示す。ここに濃度とは、成
分Ａと成分Ｂの重量をそれぞれＧＡおよびＧＢとすると
き、この非共沸混合物の単位重量当たりに含まれる成分
Ｂの重量ξをいうものとする。すなわち、 ０ｍ ξ− ＧＡ ＋Ｇｍ もし、温度Ｔのもとで液相と気相とが平衡状態にあると
きは、液相線および気相線上の温度Ｔに相当する点の位
置から、液相の濃度はξえであり、気相の濃度はξｇで
ある。さらに、液相と気相の合成の濃度をξとすれば、
この混合物の状態は点Ｍで表され、そのときの溶液の重
量と蒸気の重量との割合は、点Ｍから液相線および気相
線に至る水平距離ａおよびｂに逆比例する。
の単独の飽和温度をそれぞれＴＡおよびＴ、とするとき
、高沸点成分Ａと低沸点成分Ｂからなる二成分系非共沸
混合物の濃度と温度の関係を示す。ここに濃度とは、成
分Ａと成分Ｂの重量をそれぞれＧＡおよびＧＢとすると
き、この非共沸混合物の単位重量当たりに含まれる成分
Ｂの重量ξをいうものとする。すなわち、 ０ｍ ξ− ＧＡ ＋Ｇｍ もし、温度Ｔのもとで液相と気相とが平衡状態にあると
きは、液相線および気相線上の温度Ｔに相当する点の位
置から、液相の濃度はξえであり、気相の濃度はξｇで
ある。さらに、液相と気相の合成の濃度をξとすれば、
この混合物の状態は点Ｍで表され、そのときの溶液の重
量と蒸気の重量との割合は、点Ｍから液相線および気相
線に至る水平距離ａおよびｂに逆比例する。
次に、点Ｍが液相線と気相線とで囲まれる領域内に存在
するときは、混合物は気液両相に分かれるが、点Ｍがそ
れらの両線と一致するとき、またはその領域外に出ると
きは、気・液のどちらか１つの相のみとなる０例えば、
点Ｍ１は不飽和の液体を示すし、また、点Ｍ２は過熱蒸
気を表す、しかし、温度が変わると、混合物の状態も変
化する。例えば、点Ｍｉで示される不飽和の液体の温度
をＴ２まで上げると飽和溶液となり、それ以上に温度を
上げると蒸発を始める。逆に、濃度ξＬの気相を定圧の
もとで冷却していくと、点ｄ（温度Ｔｚ）で凝縮が始ま
り、そのとき平衡にある気相（蒸気）の組成と状態は点
ｄ′で示される。さらに冷却して温度Ｔ。
するときは、混合物は気液両相に分かれるが、点Ｍがそ
れらの両線と一致するとき、またはその領域外に出ると
きは、気・液のどちらか１つの相のみとなる０例えば、
点Ｍ１は不飽和の液体を示すし、また、点Ｍ２は過熱蒸
気を表す、しかし、温度が変わると、混合物の状態も変
化する。例えば、点Ｍｉで示される不飽和の液体の温度
をＴ２まで上げると飽和溶液となり、それ以上に温度を
上げると蒸発を始める。逆に、濃度ξＬの気相を定圧の
もとで冷却していくと、点ｄ（温度Ｔｚ）で凝縮が始ま
り、そのとき平衡にある気相（蒸気）の組成と状態は点
ｄ′で示される。さらに冷却して温度Ｔ。
になると、点りで示される状態の気相と点ｊで示される
状態の溶液がｊｆ：ｆｈの割合で共存する、冷却をさら
に続けて温度Ｔになると点Ｃの状態の液相のみになり、
それから後も冷却を行えば溶液を過冷却することになる
。
状態の溶液がｊｆ：ｆｈの割合で共存する、冷却をさら
に続けて温度Ｔになると点Ｃの状態の液相のみになり、
それから後も冷却を行えば溶液を過冷却することになる
。
この発明によれば、凝縮器出口の作動媒体の気相部を圧
縮して昇圧することにより、凝縮温度を上げることがで
きる。したがって、利用できる冷却水、例えば凝縮器に
供給される冷却水の温度よりも高い温度まで、凝縮温度
を上げることによって、その冷却水による冷却で未凝縮
の低沸点成分は凝縮・液化し、その結果として、不凝縮
ガスが濃縮・分離する。
縮して昇圧することにより、凝縮温度を上げることがで
きる。したがって、利用できる冷却水、例えば凝縮器に
供給される冷却水の温度よりも高い温度まで、凝縮温度
を上げることによって、その冷却水による冷却で未凝縮
の低沸点成分は凝縮・液化し、その結果として、不凝縮
ガスが濃縮・分離する。
低沸点成分を冷却して凝縮・液化させるためには通常ア
フタークーラーが使用されるが、完金な凝縮・液化のた
めにアフタークーラーを多段に設けることもできる。
フタークーラーが使用されるが、完金な凝縮・液化のた
めにアフタークーラーを多段に設けることもできる。
以下、この発明の実施に使用する装置について図面に従
って説明する。
って説明する。
まず、第１の実施例を示す第１図を参照すると、凝縮器
（６）の出口側に気液分離器（１２）を設けである。気
液分離器（１２）の液相はポンプ（８）に接続され、気
相は圧縮機（１４）に接続されている。この圧縮機（１
４）と凝縮機（６）の入口側との間にアフタークーラー
（１６）を設けである。圧縮機（１４）はアフタークー
ラー（１６）の液相に接続され、アフタークーラー（１
６）の気相にはガス抜き用のバルブ（１８）を取り付け
である。さらに、アフタークーラー（１６）は冷却コイ
ル（２０）を有し、この冷却コイル（２０）は、−例と
して、凝縮器（６）の冷却水を共用するようにしている
。また、アフタークーラー（工６）の液相は、膨張弁（
２２）を介して凝縮器（６）の入口側と接続されている
。
（６）の出口側に気液分離器（１２）を設けである。気
液分離器（１２）の液相はポンプ（８）に接続され、気
相は圧縮機（１４）に接続されている。この圧縮機（１
４）と凝縮機（６）の入口側との間にアフタークーラー
（１６）を設けである。圧縮機（１４）はアフタークー
ラー（１６）の液相に接続され、アフタークーラー（１
６）の気相にはガス抜き用のバルブ（１８）を取り付け
である。さらに、アフタークーラー（１６）は冷却コイ
ル（２０）を有し、この冷却コイル（２０）は、−例と
して、凝縮器（６）の冷却水を共用するようにしている
。また、アフタークーラー（工６）の液相は、膨張弁（
２２）を介して凝縮器（６）の入口側と接続されている
。
この実施例においては、タービン（４）から排出された
作動媒体蒸気は凝縮器（６）にて冷却水に熱を奪われて
凝縮し、凝縮液は気液分離器（１２）へ進む、気液分離
器（１２）内で未凝縮の作動媒体蒸気および空気その他
の不凝縮ガスが分離し、液相の作動媒体だけがポンプ（
８）で再び蒸発器（２）へ送られる。一方、気相は圧縮
機（１４）で圧縮された後、アフタークーラー （１６
）へ送られる。このアフタークーラー（１６）内で冷却
されることにより未凝縮の作動媒体蒸気が完全に凝縮し
、不凝縮ガスが分離される。そして、凝縮した作動媒体
は膨張弁（２２）を経て、タービン（４）からの作動媒
体蒸気と合流して再び凝縮器（６）に入る。分離された
不凝縮ガスはバルブ（１８）から系外へ排出される。
作動媒体蒸気は凝縮器（６）にて冷却水に熱を奪われて
凝縮し、凝縮液は気液分離器（１２）へ進む、気液分離
器（１２）内で未凝縮の作動媒体蒸気および空気その他
の不凝縮ガスが分離し、液相の作動媒体だけがポンプ（
８）で再び蒸発器（２）へ送られる。一方、気相は圧縮
機（１４）で圧縮された後、アフタークーラー （１６
）へ送られる。このアフタークーラー（１６）内で冷却
されることにより未凝縮の作動媒体蒸気が完全に凝縮し
、不凝縮ガスが分離される。そして、凝縮した作動媒体
は膨張弁（２２）を経て、タービン（４）からの作動媒
体蒸気と合流して再び凝縮器（６）に入る。分離された
不凝縮ガスはバルブ（１８）から系外へ排出される。
次に、第２の実施例を示す第２図を参照すると、気液分
離器（１２）の気相は圧縮機（１４）を介してそのまま
凝縮器（６）の入口側に接続されている。気液分離器（
１２）の気相には、さらに別の圧縮機（２４）を介して
アフタークーラー（２６）が接続されている。アフター
クーラー（２６）は冷却コイル（３０）を有し、例えば
、第１図の実施例と同様、凝縮器（６）に供給される冷
却水が共用される。アフタークーラー（２６）の液相は
膨張弁（３２）を介して気液分離器（１２）に接続され
、気相にはガス抜き用のバルブ（２８）を取り付けであ
る。
離器（１２）の気相は圧縮機（１４）を介してそのまま
凝縮器（６）の入口側に接続されている。気液分離器（
１２）の気相には、さらに別の圧縮機（２４）を介して
アフタークーラー（２６）が接続されている。アフター
クーラー（２６）は冷却コイル（３０）を有し、例えば
、第１図の実施例と同様、凝縮器（６）に供給される冷
却水が共用される。アフタークーラー（２６）の液相は
膨張弁（３２）を介して気液分離器（１２）に接続され
、気相にはガス抜き用のバルブ（２８）を取り付けであ
る。
この実施例の場合、タービン（４）からの作動媒体蒸気
は凝縮器（６）にて冷却水に熱を奪われて凝縮し、凝縮
液は膨張弁（３２）を経て気液分離器（１２）へ進む、
気液分離器（１２）内で、未凝縮の作動媒体蒸気および
空気その他の不凝縮ガスが分離し、液相の作動媒体だけ
がポンプ（８）で再び蒸発器（２）へ送られる。一方、
気相は圧縮器（１４）で圧縮されたうえで凝縮器（６）
の入口側に戻される。気体の一部はもうひとつの圧縮器
（２４）を経てアフタークーラー （２６）に入る。こ
のアフタークーラー（２６）内で未凝縮の作動媒体蒸気
は完全に凝縮して不凝縮ガスが分離する。液相の作動媒
体は膨張弁（３２）を介して気液分離器（１２）に戻さ
れ、−方、不凝縮ガスはバルブ（２８）から系外へ排出
される。
は凝縮器（６）にて冷却水に熱を奪われて凝縮し、凝縮
液は膨張弁（３２）を経て気液分離器（１２）へ進む、
気液分離器（１２）内で、未凝縮の作動媒体蒸気および
空気その他の不凝縮ガスが分離し、液相の作動媒体だけ
がポンプ（８）で再び蒸発器（２）へ送られる。一方、
気相は圧縮器（１４）で圧縮されたうえで凝縮器（６）
の入口側に戻される。気体の一部はもうひとつの圧縮器
（２４）を経てアフタークーラー （２６）に入る。こ
のアフタークーラー（２６）内で未凝縮の作動媒体蒸気
は完全に凝縮して不凝縮ガスが分離する。液相の作動媒
体は膨張弁（３２）を介して気液分離器（１２）に戻さ
れ、−方、不凝縮ガスはバルブ（２８）から系外へ排出
される。
なお、上述のいずれの実施例の場合も、アフタークーラ
ーで凝縮し不凝縮ガスと分離した液相の低沸点媒体は、
上述のように系内に入れるほか、例えば濃度調節用とし
てホールドしておくこともできる。
ーで凝縮し不凝縮ガスと分離した液相の低沸点媒体は、
上述のように系内に入れるほか、例えば濃度調節用とし
てホールドしておくこともできる。
以上説明したように、この発明は、凝縮器出口気相部を
低沸点成分と共に圧縮した後、低沸点成分を冷却して液
化させることによって不凝縮ガスを分離するようにした
から、極低温度まで冷却するのに比べて少ない動力で、
不′ａ縮ガスを有効に分離して系外に排出することが可
能となったものである。
低沸点成分と共に圧縮した後、低沸点成分を冷却して液
化させることによって不凝縮ガスを分離するようにした
から、極低温度まで冷却するのに比べて少ない動力で、
不′ａ縮ガスを有効に分離して系外に排出することが可
能となったものである。
第１図および第２図はそれぞれこの発明の実施に使用す
る装置のブロック線図、 第３図は二成分系非共沸混合物の気液平衡線図、 第４図はバイナリ−発電システムのブロック線図である
。 ６：凝縮器 工４．２４：圧縮機 １６．２６：アフタークーラー １８．２８：ガス抜き用バルブ ２２．３２：膨張弁 特 許 出 願 人 株式会社 日阪製作所代
理 人 江 原 省 吾第１図 第２図 夢り朶 第３図
る装置のブロック線図、 第３図は二成分系非共沸混合物の気液平衡線図、 第４図はバイナリ−発電システムのブロック線図である
。 ６：凝縮器 工４．２４：圧縮機 １６．２６：アフタークーラー １８．２８：ガス抜き用バルブ ２２．３２：膨張弁 特 許 出 願 人 株式会社 日阪製作所代
理 人 江 原 省 吾第１図 第２図 夢り朶 第３図
Claims (1)
- （１）非共沸混合物を作動媒体として用いるバイナリ−
システムにおいて不凝縮ガスを分離するにあたり、凝縮
器出口のガス相を、低沸点成分が冷却水で凝縮させられ
る圧力まで圧縮した後、低沸点成分を冷却して凝縮せし
めるとともに不凝縮ガスを分離させるようにした非共沸
混合媒体から不凝縮ガスを分離する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24780689A JPH03111605A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 非共沸混合媒体から不凝縮ガスを分離する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24780689A JPH03111605A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 非共沸混合媒体から不凝縮ガスを分離する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03111605A true JPH03111605A (ja) | 1991-05-13 |
Family
ID=17168938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24780689A Pending JPH03111605A (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 非共沸混合媒体から不凝縮ガスを分離する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03111605A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013027643A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | 富士電機株式会社 | 発電装置 |
| JP2013064330A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Fuji Electric Co Ltd | 発電装置の作動媒体に混入した空気を除去する装置 |
| JP2013068181A (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-18 | Fuji Electric Co Ltd | 発電装置の作動媒体に混入した空気を除去する装置 |
| JP2015014222A (ja) * | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 株式会社テイエルブイ | 蒸気タービン発電装置 |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP24780689A patent/JPH03111605A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013027643A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2013-02-28 | 富士電機株式会社 | 発電装置 |
| JPWO2013027643A1 (ja) * | 2011-08-19 | 2015-03-19 | 富士電機株式会社 | 発電装置 |
| US9512741B2 (en) | 2011-08-19 | 2016-12-06 | Fuji Electric Co., Ltd. | Power plant |
| JP2013064330A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Fuji Electric Co Ltd | 発電装置の作動媒体に混入した空気を除去する装置 |
| JP2013068181A (ja) * | 2011-09-26 | 2013-04-18 | Fuji Electric Co Ltd | 発電装置の作動媒体に混入した空気を除去する装置 |
| JP2015014222A (ja) * | 2013-07-04 | 2015-01-22 | 株式会社テイエルブイ | 蒸気タービン発電装置 |
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