JPH0925807A - 熱力学サイクルを実施する方法および装置 - Google Patents

熱力学サイクルを実施する方法および装置

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JPH0925807A
JPH0925807A JP8107560A JP10756096A JPH0925807A JP H0925807 A JPH0925807 A JP H0925807A JP 8107560 A JP8107560 A JP 8107560A JP 10756096 A JP10756096 A JP 10756096A JP H0925807 A JPH0925807 A JP H0925807A
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アレクサンダー、アイ．カリーナ
Richard I Pelletier
リチャード、アイ．ペルティエイ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱力学サイクルを実施する方法および装置。 【解決手段】 本発明は一般に熱力学サイクルを実施す
る方法および装置に関するものである。低沸点成分と高
沸点成分とを含む加熱されたガス作動流が膨張されて、
この作動流のエネルギーを使用可能の形に変換しまた膨
張作動流を生じる。次に膨張作動流を２流に分割し、そ
の一方の流はさらに膨張されてさらにエネルギーを生じ
て消費済み流を形成し、他方の流は抽出される。この消
費済み流は蒸留／凝縮サブシステムの中に送入され、こ
のサブシステムが消費済み流を、低沸点成分より希薄な
希薄流と、低沸点成分より富化された濃流とに分割す
る。次にこれらの希薄流と濃流が再生サブシステムの中
で前記抽出流の一部と結合されて作動流を成し、この作
動流がヒータの中で効率的に加熱されて加熱されたガス
状作動流を成して膨張される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱力学サイクルの実施に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱源からの熱エネルギーは、熱力学サイ
クル上で作動する閉鎖システム中で膨張および再生され
る作動流体を使用して、機械的および電気的形に変換さ
れる。作動流体は相異なる沸点の成分を含み、この作動
流体の組成は操作効率を高めるようにシステム中におい
て相異なる箇所で変更される事ができる。多成分作動流
体を使用するシステムはアレキサンダー Ｉ． カリナ
の米国特許第４，３４６，５６１号、第４，４８９，５
６３号、第４，５４８，０４３号、第４，５８６，３４
０号、第４，６０４，８６７号、第４，７３２，００５
号、第４，７６３，４８０号、第４，８９９，５４５
号、第４，９８２，５６８号、第５，０２９，４４４
号、第５，０９５，７０８号、および特願第０８／１２
７，１６７号、第０８／１４７，６７０号、第０８／２
８３，０９１号に記載され、これらの文献を引例とす
る。米国特許第４，８９９，５４５号に記載のシステム
においては、作動流体の膨張が多段実施され、膨張段階
間の流の一部が低沸点成分より希薄な流と混合され、そ
の後、消費済みの完全膨張蒸気流を受ける蒸留塔の中に
導入されて他の流と結合される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は一般に熱力学
サイクルを実施する方法および装置に関するものであ
る。低沸点成分と高沸点成分とを含む加熱されたガス作
動流が膨張されて、この作動流のエネルギーを使用可能
の形に変換しまた膨張作動流を生じる。次に膨張作動流
を２流に分割し、その一方の流はさらに膨張されてさら
にエネルギーを生じて消費済み流を形成し、他方の流は
抽出される。この消費済み流は蒸留／凝縮サブシステム
の中に送入され、このサブシステムが消費済み流を、低
沸点成分より希薄な希薄流と、低沸点成分より富化され
た濃流とに分割する。次にこれらの希薄流と濃流が再生
サブシステムの中で前記抽出流の一部と結合されて作動
流を成し、この作動流がヒータの中で効率的に加熱され
て、加熱されたガス状作動流を成して膨張される。
【０００４】
【課題を解決するための手段】好ましい実施態様におい
て、蒸留／凝縮サブシステムによって生産される希薄流
と濃流は完全凝縮流である。希薄流は前記膨張流と結合
されて中間流を成し、この中間流が濃流を予熱するため
に熱を与えて冷却され、その後、中間流は予熱された濃
流と結合される。中間流は冷却中に凝縮され、その圧力
を増大するためにポンプ加圧され、予熱された濃流と結
合される前に、導入される中間流の冷却から生じる熱に
よって予熱される。また希薄流は膨張流と混合される前
に中間流の冷却から生じる熱によって予熱される。この
ようにして希薄流と濃流とから再生される作動流は膨張
流の熱によって予熱されて、この作動流が次に加熱され
る時に効率的な伝熱を生じる。
【０００５】好ましくは、蒸留／凝縮サブシステムは第
２希薄流を生じ、この第２希薄流を消費済み流と結合し
て結合流を形成し、この結合流は、消費済み流よりも低
い低沸点成分濃度を有するので、低圧で凝縮され、低圧
への膨張によってシステムの操作効率を改良する。蒸留
／凝縮サブシステムはセパレータを含み、このセパレー
タは結合流の少なくとも一部が凝縮されまた回収熱交換
器によって加熱された後にこの結合流を受け、これを蒸
気の形のオリジナル富化流と液体の形のオリジナル希薄
流とに分割する。凝縮された結合流の一部がオリジナル
富化流と混合されて、濃流を形成する。蒸留／凝縮サブ
システムは、セパレータの中で分離される前の結合凝縮
流を熱回収するための熱交換器を含み、凝縮され高圧に
ポンプ加圧された濃流を予熱し、凝縮前の消費済み流と
希薄流を冷却し、また凝縮された結合流と混合する前の
富化流を冷却する。
【０００６】以下、本発明を図面に示す実施例について
詳細に説明するが本発明はこれに限定されない。
【０００７】
【実施例】図１について述べれば、図示の熱力学サイク
ルを実施する装置４００は、加熱器４１２または再熱器
４１４中の燃料、例えば廃棄物の燃焼から得られる熱を
使用し、また低温源として５７゜Ｆの温度の水４５０を
使用する。装置４００は加熱器４１２および再熱器４１
４のほかに、熱交換器４０１−４１１、高圧タービン４
１６、低圧タービン４２２、重力セパレータ４２４およ
びポンプ４２８、４３０、４３２、４３４を含む。水お
よび（水より低沸点を有する）アンモニアを含む２成分
作動流体が装置４００の中で使用される。前記の特許に
記載のように、他の多成分流体を使用する事ができる。
【０００８】高圧タービン４１６は２段階４１８、４２
０を含み、各段階はガスエキスパンダーとして作用し、
またその内部で加熱ガスが膨張される際にそのエネルギ
ーを使用可能の形に変換する機械的部品を含む。
【０００９】熱交換器４０５−４１１、セパレータ４２
４およびポンプ４２８−４３２は蒸留／凝縮サブシステ
ム４２６を成し、このサブシステムは低圧タービン４２
２から消費済みガス流をうけて、これを低沸点成分の希
薄な第１希薄流（図１の点４１）と、低沸点成分の富化
された濃流（点２２）とに変換する。
【００１０】熱交換器４０１、４０２および４０３とポ
ンプ４３４は再生サブシステム４５２を成し、このサブ
システムは、タービン段階４１８からの膨張作動流（点
３４）から作動流（点６２）を再生し、また蒸留／凝縮
サブシステム４２６からの希薄流（点４１）と濃流（２
２）を再生する。
【００１１】装置４００は下記のように作動する。シス
テムのキーポイントのパラメータは表１に表示されてい
る。
【００１２】「消費済み流」と呼ばれる入力作動流体は
低圧タービン４２２から出る飽和蒸気である。消費済み
流は点３８におけるパラメータを有し、熱交換器４０４
を通過し、そこで部分的に凝縮され冷却されて、点１６
のパラメータを得る。点１６のパラメータを有する消費
済み流が熱交換器４０７を通り、その中でさらに部分的
に凝縮され冷却されて、点１７のパラメータを得る。そ
の後、消費済み流は点２０のパラメータを有する液体流
と混合され、この液体流は消費済み流よりはるかに低い
低沸点成分（アンモニア）を有するので「希薄流」と呼
ばれる。この混合から生じる「混合」流（点１８）は低
濃度の低沸点成分を有し、従って低圧と冷却水の温度に
おいて完全に凝縮される。これにより、消費済み流（点
３８）が低圧となり、システム効率を改良する事ができ
る。
【００１３】点１８のパラメータを有する混合流が熱交
換器４１０を通過し、そこで冷却水流（点２３−５９）
によって完全に凝縮され、点１のパラメータを得る。そ
の後、点１のパラメータを有する凝縮された混合流がポ
ンプ４２８によって高圧にポンプ加圧される。その結
果、ポンプ４２８後において、混合流は点２のパラメー
タを得る。点２のパラメータの混合流の一部が混合流か
ら分離され、この部分が点８のパラメータを有する。混
合流の残部が、それぞれ点２０１、２０２のパラメータ
を有する２支流に分割される。点２０２のパラメータを
有する混合流部分が熱交換器４０７の中に入り、そこで
消費済み流１６−１７（前述）によって向流加熱されて
点５６のパラメータを得る。点２０１のパラメータを有
する混合流部分が熱交換器４０８の中に入り、そこで希
薄流１２−１９（前述）によって向流加熱されて点５５
のパラメータを得る。この設計の好ましい実施態様にお
いては、点５５と５６における温度は相互に近接しまた
は同等である。
【００１４】従ってこれらの２流が点３のパラメータを
有する単一流に結合される。点３のパラメータを有する
流が次にそれぞれ点３０１、３０２、３０３のパラメー
タを有する３支流に分割される。点３０３のパラメータ
を有する流が熱交換器４０４の中に送られ、その中で消
費済み流３８−１６（前述）によってさらに加熱され部
分的に蒸発され、点５３のパラメータを得る。点３０２
のパラメータを有する流が熱交換器４０５の中に送ら
れ、そこで希薄流１１−１２によってさらに加熱され部
分的に蒸発されて、点５２のパラメータを得る。点３０
１のパラメータを有する流は熱交換器４０６の中に入
り、その中で「オリジナル濃流」６−７（下記に説明）
によってさらに加熱され部分的に蒸発されて、点５１の
パラメータを得る。これらの点５１、５２および５３の
パラメータを有する３流が点５のパラメータを有する単
一の結合流に結合される。
【００１５】点５のパラメータを有する結合流が重力セ
パレータ４２４の中に送られる。この重力セパレータ４
２４の中で、点５のパラメータを有する流が点６のパラ
メータを有する飽和蒸気の「オリジナル濃流」と、点１
０のパラメータを有する飽和液体の「オリジナル希薄
流」とに分離される。点６のパラメータを有する飽和蒸
気、すなわちオリジナル濃流が熱交換器４０６の中に送
られ、その中で流３０１−５１（前述）によって冷却さ
れ、部分的に凝縮されて点７のパラメータを得る。次に
この点７のパラメータを有するオリジナル濃流が熱交換
器４０９の中に入り、その中で「濃流」２１−２２（下
記に説明）によってさらに冷却され部分的に凝縮され
て、点９のパラメータを得る。
【００１６】次に点９のパラメータを有するオリジナル
濃流が点８のパラメータを有する結合凝縮液体流（前
述）と混合されて、点１３のパラメータを有するいわゆ
る「濃流」を生じる。この点１３における組成と圧力
は、この濃流が存在する温度の冷却水によって完全に凝
縮されうるように成される。点１３のパラメータを有す
る濃流が熱交換器４１１を通過し、そこで水（流２３−
５８）によって冷却され完全に凝縮されて、点１４のパ
ラメータを得る。次に、点１４のパラメータを有する完
全に凝縮された濃流がフィードポンプ４３０によって高
圧に加圧され、点２１のパラメータを得る。点２１のパ
ラメータを有する濃流はサブクール液体の状態にある。
次に点２１の濃流が熱交換器４０９の中に入り、そこで
部分的に冷却されたオリジナル富化流７−９（前述）に
よって加熱されて、点２２のパラメータを得る。パラメ
ータ２２の濃流が、蒸留／凝縮サブシステム４２６によ
って生産される２つの完全凝縮流の一方である。
【００１７】重力セパレータ４２４に戻れば、オリジナ
ル希薄流と呼ばれる点１０のパラメータを有する飽和液
体流（前述）がそれぞれ点１１と４０のパラメータを有
する２希薄流に分割される。点４０のパラメータを有す
る第１希薄流がポンプ４３２によって高圧ポンプ輸送さ
れて、点４１のパラメータを得る。この点４１の第１希
薄流は蒸留／凝縮サブシステム４２６によって生産され
る２完全凝縮流の第２のものである。点１１のパラメー
タを有する第２希薄流が熱交換器４０５の中に入り、そ
の中で冷却されて、流３０２−５２（前述）に対して熱
を加え点１２のパラメータを得る。次にこの点１２の第
２希薄流が熱交換器４０８の中に入り、その中でさらに
冷却されて流２０１−５５（前述）に対して熱を与え、
点１９のパラメータを得る。点１９の第２希薄流は低圧
に絞られて、すなわち点１７の圧力を得て、点２０のパ
ラメータを得る。点２０のパラメータを有する第２希薄
流が次に点１７のパラメータを有する消費済み流と混合
されて、前述のように点１８のパラメータを有する結合
流を生じる。
【００１８】前記の工程の結果として、点３８のパラメ
ータを有する低圧タービン４２２からの消費済み流が完
全に凝縮され、蒸留／凝縮サブシステム４２６の中で２
つの液体流、すなわちそれぞれ点２２と点４１のパラメ
ータを有する濃流と希薄流とに分割される。これら２流
の合計流量はサブシステム４２６の中に入る点３８のパ
ラメータを有する流量の重量に等しい。点４１と点２２
のパラメータを有するそれぞれの流の組成は相違してい
る。それぞれ点２２と４１のパラメータを有する流の流
量と組成は、これら２流が混合された時に得られた流が
点３８のパラメータの流の流量、特に組成を有するよう
に成される。しかし点２２のパラメータの濃流の温度は
点４１のパラメータの希薄流の温度より低い。前述のよ
うに、これら２つの流は再生サブシステム４５２の中で
点３４のパラメータを有する膨張流と結合されて、高圧
タービン４１６の中で加熱され膨張される作動流体を成
す。
【００１９】点２２のパラメータを有するサブクール液
体濃流は熱交換器４０３の中に入り、そこで流６８−６
９（下記に説明）に対して向流で予熱され、点２７のパ
ラメータを得る。その結果、点２７の温度は点４１の温
度に近くまたは等しくなる。
【００２０】点２７のパラメータを有する濃流が熱交換
器４０１の中に入り、そこで「中間流」１６６−６６
（下記に説明）によって向流加熱され、部分的にまたは
完全に蒸発させられて、点６１のパラメータを得る。点
４１のパラメータを有する液体希薄流は熱交換器４０２
の中に入り、そこで流１６７−６７によって加熱されて
点４４のパラメータを得る。点４４のパラメータを有す
る希薄流がタービン段階４１８からくる点３４のパラメ
ータを有する膨張流（下記に説明）と結合され、点６５
のパラメータを有する「中間流」を生じる。この中間流
がそれぞれ点１６６と１６７のパラメータを有する２つ
の中間流に分割され、これらの中間流はそれぞれ熱交換
器４０１と４０２の中を通って冷却され、それぞれ点６
６と６７のパラメータを有する流を生じる。これら２つ
の流れが結合されて、点６８のパラメータを有する中間
流を成す。その後、点６８のパラメータを有する中間流
が熱交換器４０３の中に入り、そこで冷却されて、濃流
２２−２７（前述）を予熱するための熱を発生し、点６
９のパラメータを得る。その後、点６９のパラメータを
有する中間流がポンプ４３４によって高圧までポンプ加
圧され、点７０のパラメータを得る。次に点７０のパラ
メータを有する中間流が、点４１のパラメータを有する
希薄流と平行に熱交換器４０２の中に入る。点７０のパ
ラメータを有する中間流は熱交換器４０２の中で１６７
−６７（前述）と向流で加熱され、点７１のパラメータ
を得る。
【００２１】点６１のパラメータを有する濃流と点７１
のパラメータを有する中間流が一緒に混合されて、点６
２のパラメータを有する作動流体を得る。点６２のパラ
メータを有する作動流体が次に加熱器４１２の中に入
り、そこで外部熱源によって加熱されて、点３０のパラ
メータを得る。これは多く場合過熱蒸気の状態に対応す
る。
【００２２】点３０のパラメータを有する作動流が高圧
タービン４１８の中に入って膨張して機械力を生じ、こ
の機械力が電力に変換される。高圧タービン４１６の中
間段階において、最初に膨張された流の一部が抽出され
て点３４のパラメータを有する膨張流を成す。この点３
４のパラメータを有する膨張流が点４４のパラメータを
有する希薄流と混合される（前述）。この混合の結果、
点６５のパラメータを有する「中間流」が生じる。膨張
流の他の部分は点３５のパラメータを有して高圧タービ
ン４１６の第２段階４２０を通ってその膨張を続け、こ
の高圧段階４１６から点３６のパラメータをもって出
る。
【００２３】前記の説明から明らかなように、点７１の
パラメータを有する中間流の組成は点６５のパラメータ
を有する中間流の組成と同一である。またそれぞれ点７
１と６１のパラメータを有する流れの混合の結果として
得られる点６２のパラメータを有する作動流体（前述）
の組成は点３４のパラメータを有する膨張流の組成と同
一である事も明らかである。
【００２４】前記の混合の結果は、次にのようになる。
第１に点４４のパラメータを有する希薄流が点３４のパ
ラメータを有する作動組成の膨張流に添加される。その
後この混合物が点６１のパラメータを有する濃流（前
述）と結合される。希薄流（点４４）と濃流（点６１）
との結合は正確に作動組成（すなわち３８の消費済み流
の組成）であるから、点６２のパラメータを有する作動
流の組成（点３４、４４および６１のそれぞれの組成を
有する流の混合から得られた組成）は点３８の消費済み
流の組成に等しい。このように希薄流と濃流とから再生
された作動流（点６２）はこれと混合された膨張流の熱
によって予熱されて、この再生作動流が加熱器４１２の
中で加熱される際に効率的な伝熱を生じる。
【００２５】高圧タービン４１６を出て点３６のパラメ
ータを有する膨張流（前述）は再熱器４１４を通され、
そこで外部熱源によって加熱されて点３７のパラメータ
を得る。その後点３７の膨張流は低圧タービン４２２を
通り、そこで膨張されて機械力を生じ、その結果点３８
のパラメータを得る（前述）。
【００２６】サイクルが閉じる。
【００２７】表１に示す本発明のシステムの作動パラメ
ータは都市廃棄物、バイオマスなどの低グレード燃料の
組成の条件に対応している。このシステムの性能一覧を
表２に示す。
【００２８】一定の熱源に対する本発明のシステムの出
力は１２．７９Ｍｗに等しい。比較のため、同一条件で
現在使用されているようなランキンサイクルテクノロジ
ーは９．２Ｍｗの出力を発生する。その結果、本発明の
システムはランキンサイクルテクノロジーに対して１．
３９倍高い効率を示す。
【００２９】本発明の主旨の範囲内において他の実施態
様も可能である。例えば前記の実施態様において、高圧
タービン４１６の中点から水蒸気を抽出する。また高圧
タービン４１６の排出口から再生サブシステム４５２用
の蒸気を抽出し、残余の蒸気部分を再熱器４１４を通し
て低圧タービン４２２の中に送る事ができる。また低圧
タービン４２２の中に送られる水蒸気を高圧タービン４
１６の中に入る水蒸気温度と異なる温度まで再熱する事
ができる。また、水蒸気をまったく再熱しないで低圧タ
ービン４２２の中に送る事ができる。当業者は前記シス
テムの最良性能のための最適パラメータを発見する事が
できる。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】
【表３】
【００３３】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱力学サイクルを実施するための
システムのフローシート。
【符号の説明】
４００ 熱力学サイクル装置 ４０１ 熱交換器 ４０２ 熱交換器 ４０３ 熱交換器 ４０４ 熱交換器 ４０５ 熱交換器 ４０６ 熱交換器 ４０７ 熱交換器 ４０８ 熱交換器 ４０９ 熱交換器 ４１０ 熱交換器 ４１１ 熱交換器 ４１２ 加熱器 ４１４ 再熱器 ４１６ 高圧タービン ４１８ 高圧タービン第１段階 ４２０ 高圧タービン第２段階 ４２２ 低圧タービン ４２４ 重力セパレータ ４２６ 蒸留／凝縮サブシステム ４２８ ポンプ ４３０ ポンプ ４３２ ポンプ ４３４ ポンプ ４５０ 低温源（水） ４５２ 再生サブシステム ６ オリジナル富化流のパラメータ ８ 第２結合流部分 １０ オリジナル希薄流のパラメータ １１ 第２希薄流のパラメータ １８ 混合流 １３、２１、２２ 濃流のパラメータ ２３、５８、５９ 水 ３４ 第１膨張流のパラメータ ３６ 第２膨張流のパラメータ ３８ 消費済み流のパラメータ ４０、４１ 第２希薄流のパラメータ ６２ 作動流のパラメータ ６５ 中間流のパラメータ ２０１ 第１結合流部分のパラメータ ２０２ 第３結合流部分のパラメータ

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】低沸点成分と高沸点成分とを含む加熱され
    たガス作動流体を膨張させて前記流のエネルギーを使用
    可能の形に変換し膨張された作動流を生じる段階と、 前記膨張作動流を第１膨張流と第２膨張流とに分割する
    段階と、 前記第１膨張流を膨張させてそのエネルギーを使用可能
    形に変換し消費済み流を生じる段階と、 前記消費済み流を蒸留／凝縮サブシステムに送って、こ
    の消費済み流から前記低沸点成分よりも希薄な第１希薄
    流と、前記低沸点成分よりも富化された濃流とを生じる
    段階と、 前記第２膨張流を前記希薄流および前記濃流と結合して
    前記加熱された作動流を生じる段階と、 前記作動流に熱を加えて前記加熱されたガス作動流体を
    生じる段階とを含む事を特徴とする熱力学サイクルの実
    施法。
  2. 【請求項２】前記蒸留／凝縮サブシステムによって形成
    される前記希薄流と前記濃流は完全に凝縮された流であ
    る事を特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記結合は、まず前記第１希薄流を前記第
    ２膨張流と結合して中間流を形成し、その後、前記中間
    流を冷却して前記濃流を予熱する熱を生じ、その後、前
    記中間流を前記予熱された濃流と結合する事を特徴とす
    る請求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記中間流が前記冷却中に凝縮され、その
    後その圧力をポンプ加圧し、前記予熱された濃流との前
    記結合の前に、導入される中間流の冷却から生じる熱を
    もって予熱される事を特徴とする請求項３に記載の方
    法。
  5. 【請求項５】前記第１希薄流が第２膨張流と混合される
    前に、前記中間流の前記冷却から生じる熱によって予熱
    される事を特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記蒸留／凝縮サブシステムの中で第２希
    薄流を生じ、前記第２希薄流を消費済み流と結合して結
    合流を形成し、前記結合流を低温流体源への伝熱で凝縮
    する事を特徴とする請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記蒸留／凝縮サブシステムの中で前記結
    合流の少なくとも一部を、前記第１および第２希薄流を
    生じるために使用されるオリジナル希薄流と、前記濃流
    を生じるために使用されるオリジナル富化流とに分割す
    る段階を含む事を特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】前記オリジナル富化流は蒸気の形を成し、
    前記オリジナル希薄流は液体の形を成し、また前記分離
    は前記蒸留／凝縮サブシステムの中のセパレータ中で実
    施される事を特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記オリジナル希薄流を前記蒸留／凝縮サ
    ブシステム中で分割して前記第１および第２希薄流を生
    じる事を特徴とする請求項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記蒸留／凝縮サブシステムの中で前記
    結合流を、前記オリジナル希薄流と前記オリジナル富化
    流とに分離される第１結合流部分と、第２結合部分とに
    分割し、前記第２結合流部分を前記オリジナル富化流と
    混合して前記濃流を生じる事を特徴とする請求項７に記
    載の方法。
  11. 【請求項１１】前記オリジナル富化流が前記蒸留／凝縮
    サブシステムの中で前記低温流体源に対して伝熱する事
    によって凝縮され、またその圧力を増大するためにポン
    プ加圧される事を特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記オリジナル富化流は伝熱によって冷
    却されて、前記結合流の前記少なくとも一部を前記セパ
    レータ中の分離の前に予熱し部分的に蒸発させる事を特
    徴とする請求項８に記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記オリジナル富化流が前記濃流を予熱
    するために伝熱によって冷却される事を特徴とする請求
    項１０に記載の方法。
  14. 【請求項１４】前記第２希薄流は、前記消費済み流と前
    記のように結合される前に、前記第１結合流部分に伝熱
    する事によって冷却される事を特徴とする請求項１３に
    記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記消費済み流は前記第２希薄流と前記
    のように結合される前に、前記第１結合流部分に対して
    伝熱する事により冷却される事を特徴とする請求項１３
    に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記第１作動流をその前記膨張前に加熱
    する段階を含む事を特徴とする請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記蒸留／凝縮サブシステムの中で第２
    希薄流を生じ、前記第２希薄流を消費済み流と結合して
    結合流を形成し、前記結合流を低温流体源への伝熱で凝
    縮する事を特徴とする請求項４に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記蒸留／凝縮サブシステムの中で前記
    結合流の少なくとも一部を、前記第１および第２希薄流
    を生じるために使用されるオリジナル希薄流と、前記濃
    流を生じるために使用されるオリジナル富化流とに分割
    する段階を含み、ここに前記オリジナル富化流は蒸気の
    形を成し、前記オリジナル希薄流は液体の形を成し、ま
    た前記分離は前記蒸留／凝縮サブシステムの中のセパレ
    ータ中で実施される事を特徴とする請求項１７に記載の
    方法。
  19. 【請求項１９】前記蒸留／凝縮サブシステムの中で前記
    結合流を、前記オリジナル希薄流と前記オリジナル富化
    流とに分離される第１結合流部分と、第２結合部分とに
    分割し、前記第２結合流部分を前記オリジナル富化流と
    混合して前記濃流を生じる事を特徴とする請求項１８に
    記載の方法。
  20. 【請求項２０】前記オリジナル富化流が前記蒸留／凝縮
    サブシステムの中で前記低温流体源に対して伝熱する事
    によって凝縮され、またその圧力を増大するためにポン
    プ加圧される事を特徴とする請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】前記オリジナル富化流は伝熱によって冷
    却されて、前記結合流の前記少なくとも一部を前記セパ
    レータ中の分離の前に予熱し部分的に蒸発させる事を特
    徴とする請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】前記オリジナル富化流が前記濃流を予熱
    するために伝熱によって冷却される事を特徴とする請求
    項２１に記載の方法。
  23. 【請求項２３】低沸点成分と高沸点成分とを含む加熱さ
    れたガス作動流を受け膨張作動流を生じるように接続さ
    れ、前記加熱されたガス流のエネルギーをこのガス流が
    膨張された時に使用可能の形に変換する機械的部品を含
    む第１ガスエキスパンダーと、 前記膨張された作動流を受けてこれを第１膨張流と第２
    膨張流とに分割するスプリッターと、 前記第２膨張流を受けて消費済み流を生じるように接続
    され、前記第２膨張流が膨張された時にそのエネルギー
    を使用可能の形に変換する機械的部品を含む第２ガスエ
    キスパンダーと、 前記消費済み流を受けてこの流を、前記低沸点成分より
    も希薄な第１希薄流と、前記低沸点成分よりも富化され
    た濃流とに変換するように接続された蒸留／凝縮サブシ
    ステムと、 前記第２膨張流と、前記第１希薄流と、前記濃流とを受
    けて結合し、前記作動流を生じるように接続された再生
    サブシステムと、 前記作動流を受けてこの作動流を加熱し前記加熱された
    ガス作動流を生じるように接続されたヒータとを含む事
    を特徴とする熱力学的サイクルを実施する装置。
  24. 【請求項２４】前記蒸留／凝縮サブシステムが前記希薄
    流と前記濃流とを完全に凝縮された流として生産する事
    を特徴とする請求項２３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】前記再生サブシステムは、前記第１希薄
    流と前記第２膨張流が相互に結合されて中間流を形成す
    る第１ジャンクションと、前記中間流からの熱を前記濃
    流に伝達して前記濃流を予熱する第１熱交換器と、前記
    中間流と前記予熱された濃流とが結合される第２ジャン
    クションとを含む事を特徴とする請求項２４に記載の装
    置。
  26. 【請求項２６】前記再生システムはさらに第２熱交換器
    を含み、また前記中間流は前記第１および第２熱交換器
    の中で凝縮され、また前記再生サブシステムはさらに前
    記中間流が凝縮された後にこの中間流の圧力を上昇させ
    るポンプを含み、また前記ポンプ加圧された中間流が前
    記第２熱交換器を通って、前記第２ジャンクションに達
    する前に予熱される事を特徴とする請求項２５に記載の
    装置。
  27. 【請求項２７】前記第１希薄流は前記第２熱交換器を通
    り、前記第１ジャンクションに達する前に前記中間流の
    前記冷却から生じる熱によって予熱される事を特徴とす
    る請求項２６に記載の装置。
  28. 【請求項２８】前記蒸留／凝縮サブシステムは第２希薄
    流を発生し、また前記第２希薄流を前記消費済み流と結
    合して結合流を形成する第１ジャンクションと、前記結
    合流から低温流体源に伝熱する事により前記結合流を凝
    縮する凝縮器とを含む事を特徴とする請求項２３に記載
    の装置。
  29. 【請求項２９】前記蒸留／凝縮サブシステムはさらに流
    セパレータを含み、前記セパレータは前記蒸留／凝縮サ
    ブシステムの中で前記結合流の少なくとも一部を、前記
    第１および第２希薄流を生じるために使用されるオリジ
    ナル希薄流と、前記濃流を生じるために使用されるオリ
    ジナル富化流とに分離する事を特徴とする請求項２８に
    記載の装置。
  30. 【請求項３０】前記オリジナル富化流は蒸気の形を有
    し、前記オリジナル希薄流は液体の形を有する事を特徴
    とする請求項２９に記載の装置。
  31. 【請求項３１】前記蒸留／凝縮サブシステムはさらに前
    記オリジナル希薄流を第１および第２希薄流に分割する
    流スプリッターを含む事を特徴とする請求項２９に記載
    の装置。
  32. 【請求項３２】前記蒸留／凝縮サブシステムはさらに前
    記結合流を前記流セパレータに送られる第１結合流部分
    と第２結合流部分とに分割するスプリッターを含み、ま
    た前記第２結合流と前記オリジナル富化流とを結合して
    前記濃流を生じるジャンクションを含む事を特徴とする
    請求項２９に記載の装置。
  33. 【請求項３３】蒸留／凝縮サブシステムはさらに、前記
    濃流から熱を前記低温流体源に伝達する事により前記濃
    流を凝縮する第２凝縮器と、前記凝縮された濃流をポン
    プ加圧してその圧力を上昇させるポンプとを含む事を特
    徴とする請求項３２に記載の装置。
  34. 【請求項３４】前記蒸留／凝縮サブシステムは、前記オ
    リジナル富化流と前記希薄流がその熱を伝達する事によ
    り、前記セパレータにおいて分離される前の結合流の少
    なくとも一部を予熱し部分的に蒸発させるための複数の
    熱交換器を含む事を特徴とする請求項３０に記載の装
    置。
  35. 【請求項３５】前記蒸留／凝縮サブシステムは、前記オ
    リジナル富化流が前記濃流を予熱するために伝熱によっ
    て冷却される熱交換器を含む事を特徴とする請求項３２
    に記載の装置。
  36. 【請求項３６】前記蒸留／凝縮サブシステムは、前記第
    １ジャンクションにおいて前記消費済み流と結合される
    前に前記第２希薄流を前記第１結合流部分に対する伝熱
    によって冷却する熱交換器を含む事を特徴とする請求項
    ３５に記載の装置。
  37. 【請求項３７】前記蒸留／凝縮サブシステムは、前記第
    １ジャンクションにおいて前記第２希薄流と結合される
    前に前記消費済み流を前記第１結合流部分に対する伝熱
    によって冷却する熱交換器を含む事を特徴とする請求項
    ３５に記載の装置。
  38. 【請求項３８】さらに前記第１作動流が前記第２エキス
    パンダーにおいて前記のように膨張される前にこの第１
    作動流を加熱する再熱器を含む事を特徴とする請求項２
    ３に記載の装置。
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