JPH112106A - 有効エネルギーへの熱変換方法およびその装置 - Google Patents
有効エネルギーへの熱変換方法およびその装置Info
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- JPH112106A JPH112106A JP9026980A JP2698097A JPH112106A JP H112106 A JPH112106 A JP H112106A JP 9026980 A JP9026980 A JP 9026980A JP 2698097 A JP2698097 A JP 2698097A JP H112106 A JPH112106 A JP H112106A
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- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/04—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled condensation heat from one cycle heating the fluid in another cycle
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/06—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using mixtures of different fluids
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 有効エネルギーへの熱変換。
【解決手段】 一次流体（例えば水蒸気）を多段膨張さ
せ、一次流体の熱を使用して別個の閉鎖ループ中におい
て多成分作動流体を加熱し、前記多成分作動流体を膨張
させる事によって前記一次流体中の熱を有効エネルギー
に変換させる。蒸気状態の一次流体が第１段階エキスパ
ンダーの中で膨張させられて有効エネルギーを生産しま
た部分的に膨張された一次流体流を形成する。次に前記
部分的に膨張させられた一次流体が液体成分と蒸気成分
とに分離され、また（第２段階エキスパンダーにおいて
膨張される）蒸気流と（多成分作動流体の加熱に使用さ
れる）第２の一次流とに分割される。
せ、一次流体の熱を使用して別個の閉鎖ループ中におい
て多成分作動流体を加熱し、前記多成分作動流体を膨張
させる事によって前記一次流体中の熱を有効エネルギー
に変換させる。蒸気状態の一次流体が第１段階エキスパ
ンダーの中で膨張させられて有効エネルギーを生産しま
た部分的に膨張された一次流体流を形成する。次に前記
部分的に膨張させられた一次流体が液体成分と蒸気成分
とに分離され、また（第２段階エキスパンダーにおいて
膨張される）蒸気流と（多成分作動流体の加熱に使用さ
れる）第２の一次流とに分割される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱エネルギー（例
えば都市廃棄物などの毒性／または腐食性燃料の燃焼に
よって生成される熱、または地熱）を有効エネルギー
（例えば、機械的または電気的エネルギー）に変換する
事に関するものである。
えば都市廃棄物などの毒性／または腐食性燃料の燃焼に
よって生成される熱、または地熱）を有効エネルギー
（例えば、機械的または電気的エネルギー）に変換する
事に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】毒性および／または腐食性煙道ガスを発
生する燃料の燃焼工程においては、ボイラー管の急速な
腐食を防止するため、これらのボイラー管を一定温度水
準以下の温度に保持する必要がある。これは通常、これ
らのボイラー管の中に沸騰水を循環させその結果として
飽和水蒸気または少し過熱された水蒸気を形成する事に
よって達成される。
生する燃料の燃焼工程においては、ボイラー管の急速な
腐食を防止するため、これらのボイラー管を一定温度水
準以下の温度に保持する必要がある。これは通常、これ
らのボイラー管の中に沸騰水を循環させその結果として
飽和水蒸気または少し過熱された水蒸気を形成する事に
よって達成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来この水蒸気は次に
有効な動力を発生するため水蒸気タービンの中で膨張さ
せられる。しかしこの水蒸気は飽和されまたは軽度に過
熱されているにすぎないので、その膨張はタービンを湿
潤区域で作動させるが、これは水蒸気タービンの効率と
寿命を大幅に低下させる。従って水蒸気タービンは水蒸
気湿潤度が１２−１３％を超える条件で作動する事がで
きないので、しばしば膨張の途中で膨張を停止し液体を
分離除去し次に再び膨張を継続する事が必要である。
有効な動力を発生するため水蒸気タービンの中で膨張さ
せられる。しかしこの水蒸気は飽和されまたは軽度に過
熱されているにすぎないので、その膨張はタービンを湿
潤区域で作動させるが、これは水蒸気タービンの効率と
寿命を大幅に低下させる。従って水蒸気タービンは水蒸
気湿潤度が１２−１３％を超える条件で作動する事がで
きないので、しばしば膨張の途中で膨張を停止し液体を
分離除去し次に再び膨張を継続する事が必要である。
【０００４】また米国特許第５，４４０，８８２号に記
載のように水蒸気と塩水とを含有する地熱流体から有効
なエネルギーが得られる。
載のように水蒸気と塩水とを含有する地熱流体から有効
なエネルギーが得られる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】１つの観点において、本
発明の特徴は一次流体（例えば水蒸気）を多段膨張させ
て前記一次流体中の熱を有効エネルギーに変換し、別個
の閉鎖ループ中において一次流体の熱を使用して多成分
作動流体を加熱し、前記多成分作動流体を膨張させるに
ある。蒸気状態の一次流体が第１段階膨張器の中で膨張
させられて有効エネルギーを生産しまた部分的に膨張さ
れた一次流体流を形成する。次にこの部分的に膨張させ
られた一次流体が液体成分と蒸気成分とに分離され、ま
た（第２段階膨張器において膨張される）蒸気流と（多
成分作動流体の加熱に使用される）第２の一次流とに分
割される。
発明の特徴は一次流体（例えば水蒸気）を多段膨張させ
て前記一次流体中の熱を有効エネルギーに変換し、別個
の閉鎖ループ中において一次流体の熱を使用して多成分
作動流体を加熱し、前記多成分作動流体を膨張させるに
ある。蒸気状態の一次流体が第１段階膨張器の中で膨張
させられて有効エネルギーを生産しまた部分的に膨張さ
れた一次流体流を形成する。次にこの部分的に膨張させ
られた一次流体が液体成分と蒸気成分とに分離され、ま
た（第２段階膨張器において膨張される）蒸気流と（多
成分作動流体の加熱に使用される）第２の一次流とに分
割される。
【０００６】好ましい実施態様において、（膨張させら
れた）消費済み多成分作動流体が凝縮器において凝縮さ
れまた回収型熱交換器を通され、この熱交換器の中にお
いて前記消費済み多成分作動流体の熱を使用して凝縮さ
れた多成分作動流体を熱回収的に加熱する。一次流体は
ボイラーの中で加熱される事ができ、または一次流体は
地熱流体から得られる水蒸気とする事ができる。
れた）消費済み多成分作動流体が凝縮器において凝縮さ
れまた回収型熱交換器を通され、この熱交換器の中にお
いて前記消費済み多成分作動流体の熱を使用して凝縮さ
れた多成分作動流体を熱回収的に加熱する。一次流体は
ボイラーの中で加熱される事ができ、または一次流体は
地熱流体から得られる水蒸気とする事ができる。
【０００７】他の観点において、本発明の特徴は一般に
２つの閉鎖ループを使用して熱を有効エネルギーに変換
するにある。一方の閉鎖ループが一次作動流体を収容
し、この一次作動流体が外部熱源によって（例えば、腐
食性または毒性燃料を燃焼させるボイラーの中で）加熱
され次に２つの流れに分割される。その第１流が（例え
ばタービンの中で）膨張させられて有効エネルギーを生
産し、第２流が第１熱交換器中において第２閉鎖ループ
中の多成分作動流体を加熱するために使用される。加熱
された多成分作動流体は（例えば第２タービン中におい
て）膨張させられてさらに有効エネルギーを生産する。
２つの閉鎖ループを使用して熱を有効エネルギーに変換
するにある。一方の閉鎖ループが一次作動流体を収容
し、この一次作動流体が外部熱源によって（例えば、腐
食性または毒性燃料を燃焼させるボイラーの中で）加熱
され次に２つの流れに分割される。その第１流が（例え
ばタービンの中で）膨張させられて有効エネルギーを生
産し、第２流が第１熱交換器中において第２閉鎖ループ
中の多成分作動流体を加熱するために使用される。加熱
された多成分作動流体は（例えば第２タービン中におい
て）膨張させられてさらに有効エネルギーを生産する。
【０００８】好ましい実施態様において第１流が２つの
流れに分割され、これらの２流の一方が蒸気流であって
膨張させられて有効エネルギーを生産し、またこれらの
追加的２流がいずれも他の２つの熱交換器の中で多成分
作動流体を加熱するために使用される。
流れに分割され、これらの２流の一方が蒸気流であって
膨張させられて有効エネルギーを生産し、またこれらの
追加的２流がいずれも他の２つの熱交換器の中で多成分
作動流体を加熱するために使用される。
【０００９】他の観点において、本発明の特徴は一般に
水蒸気と塩水とを含有する地熱流体の熱を有効エネルギ
ーに変換する動力システムである。塩水から水蒸気が分
離され、この水蒸気の熱が別個の閉鎖ループ中において
第１熱交換器の中で多成分作動流体を加熱するために使
用される。前記の分離された塩水は第２熱交換器の中に
おいて多成分作動流体をさらに加熱するために使用さ
れ、次にシステムから排出される。次に多成分作動流体
が膨張させられて追加的有効エネルギーを生産する。
水蒸気と塩水とを含有する地熱流体の熱を有効エネルギ
ーに変換する動力システムである。塩水から水蒸気が分
離され、この水蒸気の熱が別個の閉鎖ループ中において
第１熱交換器の中で多成分作動流体を加熱するために使
用される。前記の分離された塩水は第２熱交換器の中に
おいて多成分作動流体をさらに加熱するために使用さ
れ、次にシステムから排出される。次に多成分作動流体
が膨張させられて追加的有効エネルギーを生産する。
【００１０】好ましい実施態様において、消費済み多成
分作動流体が凝縮器において凝縮され、回収型熱交換器
を通され、この熱交換器中において消費済み多成分作動
流体の熱を使用して、凝縮器の中で凝縮された多成分作
動流体を熱回収的に加熱する。第１熱交換器の中で多成
分作動流体を加熱するために使用される熱は、膨張させ
られて２流に分割された水蒸気から得られる。一方の流
は有効エネルギーを得るために膨張させられる蒸気であ
り、他方の流は第１熱交換器を通って次に絞られ、膨張
流と結合させられる。
分作動流体が凝縮器において凝縮され、回収型熱交換器
を通され、この熱交換器中において消費済み多成分作動
流体の熱を使用して、凝縮器の中で凝縮された多成分作
動流体を熱回収的に加熱する。第１熱交換器の中で多成
分作動流体を加熱するために使用される熱は、膨張させ
られて２流に分割された水蒸気から得られる。一方の流
は有効エネルギーを得るために膨張させられる蒸気であ
り、他方の流は第１熱交換器を通って次に絞られ、膨張
流と結合させられる。
【００１１】以下、本発明を図面に示す実施の形態につ
いて詳細に説明するが本発明はこれに限定されない。
いて詳細に説明するが本発明はこれに限定されない。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１について述べれば、熱を機械
的エネルギーに変換する装置が図示されている。装置１
１０は第１および第２閉鎖ループ１１２、１１４を含
む。ループ１１２は一次作動流体として水を含む。第２
ループ１１４は多成分作動流体として水／アンモニア混
合物を含む。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．カリーナの米国特許第４、３４６、５
６１号、第４，４８９，５６３号、第４，５４８，０４
３号、第５，５９６，３４０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、第５，４４０，８８２号、第５，４５０，８２１号
および特願第０８／２８３，０９１号、第０８／５４
６，４１９号に記載され、これらの特許および特願を引
例とする。
的エネルギーに変換する装置が図示されている。装置１
１０は第１および第２閉鎖ループ１１２、１１４を含
む。ループ１１２は一次作動流体として水を含む。第２
ループ１１４は多成分作動流体として水／アンモニア混
合物を含む。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．カリーナの米国特許第４、３４６、５
６１号、第４，４８９，５６３号、第４，５４８，０４
３号、第５，５９６，３４０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、第５，４４０，８８２号、第５，４５０，８２１号
および特願第０８／２８３，０９１号、第０８／５４
６，４１９号に記載され、これらの特許および特願を引
例とする。
【００１３】閉鎖ループ１１２の中において、点５６の
ようなパラメータを有する凝縮液状水が管を通してボイ
ラー１１６の中に送られ、このボイラーが腐食性および
／または毒性燃料を燃焼する。ボイラー１１６の管の中
で、水が沸騰し、点５１のパラメータを有する乾燥した
飽和水蒸気を生成する。点５１のパラメータを有する水
蒸気がそれぞれ点４１および５２のパラメータを有する
第１および第２の一次流に分割される。点４１のパラメ
ータを有する水蒸気流が水蒸気タービンの第１段ＳＴ−
１の中に転送される。この第１段は第１膨張器であって
その中で水蒸気が中圧まで膨張し、出力を生じ、点４２
のパラメータをもってＳＴ−１をでる。この水蒸気はす
でに湿潤しており、セパレータ／スプリッター１１８中
のセパレータＳの中に転送され、そこで膨張した第１の
一次流中の液体が水蒸気から分離される。点４３のパラ
メータを有する分離された水蒸気部分が水蒸気タービン
の第２段、ＳＴ−２（第２膨張器）の中に転送される。
水蒸気の残分とセパレータＳを出る液体全部が結合され
て、点４５のパラメータを有する第４の一次流を成す。
点４３（前記）のパラメータを有する水蒸気の第３の一
次流が水蒸気タービンの第２段、ＳＴ−２中で膨張さ
れ、出力を生じまた点４４のパラメータを得る。このよ
うにして、それぞれ点５２、４４および４５のパラメー
タを有する飽和または湿潤水蒸気の第２、第３および第
４の一次流が形成される。点５２のパラメータを有する
第２の一次流が最高の圧力と温度を有する。点４５のパ
ラメータを有する第４の一次流と、点４４のパラメータ
を有する第３の一次流とがそれぞれ中圧および中温度と
最低圧および最低温度を有する。点５２のパラメータを
有する第２の一次流中の水蒸気が熱交換器ＨＥ−１の中
に転送され、そこでこの水蒸気が凝縮されサブクーリン
グされて、放熱し、点５４のパラメータをもって熱交換
器ＨＥ−１を出る。点４５のパラメータを有する第４の
一次流中の水蒸気が第２熱交換器ＨＥ−２の中に転送さ
れ、そこでこの水蒸気が凝縮されサブクーリングされ
て、放熱し、点４６のパラメータをもって熱交換器ＨＥ
−２を出る。次にこの第４の一次流が点５４のパラメー
タを有する前記の第２の一次流中の水蒸気の圧力に等し
い圧力までポンプＰ−２によって加圧されて点５０のパ
ラメータを得る。点４４のパラメータを有する第３の一
次流中の水蒸気が第３熱交換器ＨＥ−３の中に転送さ
れ、そこでこの水蒸気が凝縮されサブクーリングされ
て、放熱し、点４８のパラメータをもって熱交換器ＨＥ
−３を出る。次にこの第３の一次流がそれぞれ前記の点
５４と５０のパラメータを有する第２および第４の一次
流の圧力に等しい圧力までポンプＰ−３によって加圧さ
れる。次に、それぞれ点５４、４９および５０のパラメ
ータを有する第２、第３および第４の一次流が結合され
て点５５のパラメータを有する流を生じる。次にこの流
が前記の点５６のパラメータを得るのに必要な圧力まで
ポンプＰ−４によって加圧され、ボイラー１１６の中に
転送される。
ようなパラメータを有する凝縮液状水が管を通してボイ
ラー１１６の中に送られ、このボイラーが腐食性および
／または毒性燃料を燃焼する。ボイラー１１６の管の中
で、水が沸騰し、点５１のパラメータを有する乾燥した
飽和水蒸気を生成する。点５１のパラメータを有する水
蒸気がそれぞれ点４１および５２のパラメータを有する
第１および第２の一次流に分割される。点４１のパラメ
ータを有する水蒸気流が水蒸気タービンの第１段ＳＴ−
１の中に転送される。この第１段は第１膨張器であって
その中で水蒸気が中圧まで膨張し、出力を生じ、点４２
のパラメータをもってＳＴ−１をでる。この水蒸気はす
でに湿潤しており、セパレータ／スプリッター１１８中
のセパレータＳの中に転送され、そこで膨張した第１の
一次流中の液体が水蒸気から分離される。点４３のパラ
メータを有する分離された水蒸気部分が水蒸気タービン
の第２段、ＳＴ−２（第２膨張器）の中に転送される。
水蒸気の残分とセパレータＳを出る液体全部が結合され
て、点４５のパラメータを有する第４の一次流を成す。
点４３（前記）のパラメータを有する水蒸気の第３の一
次流が水蒸気タービンの第２段、ＳＴ−２中で膨張さ
れ、出力を生じまた点４４のパラメータを得る。このよ
うにして、それぞれ点５２、４４および４５のパラメー
タを有する飽和または湿潤水蒸気の第２、第３および第
４の一次流が形成される。点５２のパラメータを有する
第２の一次流が最高の圧力と温度を有する。点４５のパ
ラメータを有する第４の一次流と、点４４のパラメータ
を有する第３の一次流とがそれぞれ中圧および中温度と
最低圧および最低温度を有する。点５２のパラメータを
有する第２の一次流中の水蒸気が熱交換器ＨＥ−１の中
に転送され、そこでこの水蒸気が凝縮されサブクーリン
グされて、放熱し、点５４のパラメータをもって熱交換
器ＨＥ−１を出る。点４５のパラメータを有する第４の
一次流中の水蒸気が第２熱交換器ＨＥ−２の中に転送さ
れ、そこでこの水蒸気が凝縮されサブクーリングされ
て、放熱し、点４６のパラメータをもって熱交換器ＨＥ
−２を出る。次にこの第４の一次流が点５４のパラメー
タを有する前記の第２の一次流中の水蒸気の圧力に等し
い圧力までポンプＰ−２によって加圧されて点５０のパ
ラメータを得る。点４４のパラメータを有する第３の一
次流中の水蒸気が第３熱交換器ＨＥ−３の中に転送さ
れ、そこでこの水蒸気が凝縮されサブクーリングされ
て、放熱し、点４８のパラメータをもって熱交換器ＨＥ
−３を出る。次にこの第３の一次流がそれぞれ前記の点
５４と５０のパラメータを有する第２および第４の一次
流の圧力に等しい圧力までポンプＰ−３によって加圧さ
れる。次に、それぞれ点５４、４９および５０のパラメ
ータを有する第２、第３および第４の一次流が結合され
て点５５のパラメータを有する流を生じる。次にこの流
が前記の点５６のパラメータを得るのに必要な圧力まで
ポンプＰ−４によって加圧され、ボイラー１１６の中に
転送される。
【００１４】第２閉鎖ループ１１４の中において、点１
４のパラメータを有する完全に凝縮された多成分作動流
体がポンプＰ−１によって所要圧まで加圧され点２１の
パラメータを得る。その後、点２１のパラメータを有す
る多成分作動流体流が第４熱交換器ＨＥ−４を通過し、
そこで流体は加熱されて点６０のパラメータを得る。好
ましくは点６０における作動流体の状態は飽和液であ
る。その後、点６０のパラメータを有する多成分作動流
体が回収型第５熱交換器ＨＥ−５を通り、そこで部分的
に蒸発されて点６２のパラメータを得る。その後、点６
２のパラメータを有する流体流が前記の第３熱交換器Ｈ
Ｅ−３の中に転送され、そこでこの熱交換器中において
放出される熱によってさらに加熱され、点６６のパラメ
ータを得る。その後、点６６のパラメータを有する多成
分作動流体流が前記の第２熱交換器ＨＥ−２の中に転送
され、そこでこの熱交換器中において放出される熱によ
ってさらに加熱され完全に蒸発される。熱交換器ＨＥ−
２を出て点６８のパラメータを有する多成分作動流体流
（好ましくは飽和蒸気の状態）が前記の第１熱交換器Ｈ
Ｅ−１の中に入り、そこでこの熱交換器中において放出
される熱によって過熱され点３０のパラメータをもって
この第１熱交換器から出る。点３０のパラメータを有す
る多成分作動流体流が作動流体タービンＷＦＴ（第２膨
張器）を通り、この中で膨張させられて出力を生じ、点
３６のパラメータを有する消費済み多成分作動流体とし
てＷＦＴを出る。点３６のパラメータを有する消費済み
多成分作動流体が回収型熱交換器ＨＥ−５を通り、そこ
で冷却され部分的に凝縮され、放熱し（前述）、点３８
のパラメータをもってＨＥ−５を出る。その後、点３８
のパラメータを有する多成分作動流体流が回収熱交換器
ＨＥ−４に入り、そこでさらに冷却され凝縮し、放熱
（前述）して点２９のパラメータをもってＨＥ−４を出
る。点２９のパラメータを有する部分的に凝縮された多
成分作動流体流は凝縮器ＨＥ−６を通り、そこで冷却水
または冷却空気流２３−２４によって完全に凝縮され
て、点１４のパラメータを得る。
４のパラメータを有する完全に凝縮された多成分作動流
体がポンプＰ−１によって所要圧まで加圧され点２１の
パラメータを得る。その後、点２１のパラメータを有す
る多成分作動流体流が第４熱交換器ＨＥ−４を通過し、
そこで流体は加熱されて点６０のパラメータを得る。好
ましくは点６０における作動流体の状態は飽和液であ
る。その後、点６０のパラメータを有する多成分作動流
体が回収型第５熱交換器ＨＥ−５を通り、そこで部分的
に蒸発されて点６２のパラメータを得る。その後、点６
２のパラメータを有する流体流が前記の第３熱交換器Ｈ
Ｅ−３の中に転送され、そこでこの熱交換器中において
放出される熱によってさらに加熱され、点６６のパラメ
ータを得る。その後、点６６のパラメータを有する多成
分作動流体流が前記の第２熱交換器ＨＥ−２の中に転送
され、そこでこの熱交換器中において放出される熱によ
ってさらに加熱され完全に蒸発される。熱交換器ＨＥ−
２を出て点６８のパラメータを有する多成分作動流体流
（好ましくは飽和蒸気の状態）が前記の第１熱交換器Ｈ
Ｅ−１の中に入り、そこでこの熱交換器中において放出
される熱によって過熱され点３０のパラメータをもって
この第１熱交換器から出る。点３０のパラメータを有す
る多成分作動流体流が作動流体タービンＷＦＴ（第２膨
張器）を通り、この中で膨張させられて出力を生じ、点
３６のパラメータを有する消費済み多成分作動流体とし
てＷＦＴを出る。点３６のパラメータを有する消費済み
多成分作動流体が回収型熱交換器ＨＥ−５を通り、そこ
で冷却され部分的に凝縮され、放熱し（前述）、点３８
のパラメータをもってＨＥ−５を出る。その後、点３８
のパラメータを有する多成分作動流体流が回収熱交換器
ＨＥ−４に入り、そこでさらに冷却され凝縮し、放熱
（前述）して点２９のパラメータをもってＨＥ−４を出
る。点２９のパラメータを有する部分的に凝縮された多
成分作動流体流は凝縮器ＨＥ−６を通り、そこで冷却水
または冷却空気流２３−２４によって完全に凝縮され
て、点１４のパラメータを得る。
【００１５】前記工程のすべてのキーポイントのパラメ
ータを表１に示す。
ータを表１に示す。
【００１６】装置１１０は毒性および腐食性燃料の燃焼
によって生じた熱の効率的変換を成す。本発明による図
１のシステムの性能一覧を表２に示し、この表は２８．
１４％の正味熱効率を示す。従来の流体流の直接膨張に
基づくシステムにおいては、点５１の同一パラメータを
もってボイラーを出る流体流は２１％の正味熱効率を示
す。従って図１のシステムは熱変換／出力発生効率を３
３％増大させる。
によって生じた熱の効率的変換を成す。本発明による図
１のシステムの性能一覧を表２に示し、この表は２８．
１４％の正味熱効率を示す。従来の流体流の直接膨張に
基づくシステムにおいては、点５１の同一パラメータを
もってボイラーを出る流体流は２１％の正味熱効率を示
す。従って図１のシステムは熱変換／出力発生効率を３
３％増大させる。
【００１７】図２において、水蒸気と塩水から成る地熱
流体からの熱を利用するように設計された動力システム
２１０を示す。塩水の高度の無機質含有量は塩水の冷却
される限度を制限し、その結果、二、三の点において腐
食性毒性燃料を利用するための図１のシステムに類似し
た条件を生じる。このような条件の類似性の故に、地熱
動力システム２１０においても一部の同一原理を利用す
る事ができる。
流体からの熱を利用するように設計された動力システム
２１０を示す。塩水の高度の無機質含有量は塩水の冷却
される限度を制限し、その結果、二、三の点において腐
食性毒性燃料を利用するための図１のシステムに類似し
た条件を生じる。このような条件の類似性の故に、地熱
動力システム２１０においても一部の同一原理を利用す
る事ができる。
【００１８】地熱動力システム２１０においては、点１
５１のパラメータを有する水蒸気と無機質含有塩水とか
ら成る地熱流体がセパレータＳ−１に入り、そこで点１
４１のパラメータを有する飽和水蒸気流と点１５２のパ
ラメータを有する無機質塩水流とに分離される。点１４
１のパラメータを有する水蒸気流が高圧蒸気タービンＳ
Ｔ−１の中に入り、そこで中圧まで膨張させられて点１
４２のパラメータを得る。点１４２のパラメータを有す
る水蒸気は湿潤水蒸気であって、セパレータ／スプリッ
ター２１２中のセパレータＳ−２の中に入り、そこで膨
張水蒸気中の液体が水蒸気から分離され、点１４３のパ
ラメータを有する第１流と点１４６のパラメータを有す
る第２流とに分割される。セパレータＳ−２から出る水
蒸気は、それぞれ点１４３と点１４５のパラメータを有
する２つの支流に分割され。その後、第１流（点１４３
のパラメータを有する水蒸気）が低圧蒸気タービンＳＴ
−２の中に転送され、そこで低圧まで膨張させられて有
用エネルギーを発生する。高圧蒸気タービンＳＴ−１と
低圧蒸気タービンＳＴ−２は水蒸気のそれぞれ第１およ
び第２段階膨張器である。低圧タービンＳＴ−２におけ
る膨張後に、第１流は点１４４のパラメータを得る。点
１４５のパラメータを有する水蒸気流がセパレータＳ−
２から除去された液体と混合され、パラメータ１４６を
有する第２流を生じる。この第２流が第１熱交換器ＨＥ
−１を通り、そこで凝縮されサブクーリングされ、この
第１熱交換器から点１４８のパラメータをもって出る。
その後、点１４８のパラメータを有する凝縮物流は絞り
弁ＴＶにおいて、点１４４のパラメータを有するＳＴ−
２からの流れと同等圧まで絞られ、この流と混合され
る。この混合の結果、点１４９のパラメータを有する部
分的に凝縮された水蒸気流が形成される。点１４９のパ
ラメータを有する流が水蒸気凝縮器ＨＥ−６を通り、そ
こで冷却水または冷却空気によって冷却されて、点１５
０のパラメータを得る。この凝縮流がシステム２１０か
ら排出される。
５１のパラメータを有する水蒸気と無機質含有塩水とか
ら成る地熱流体がセパレータＳ−１に入り、そこで点１
４１のパラメータを有する飽和水蒸気流と点１５２のパ
ラメータを有する無機質塩水流とに分離される。点１４
１のパラメータを有する水蒸気流が高圧蒸気タービンＳ
Ｔ−１の中に入り、そこで中圧まで膨張させられて点１
４２のパラメータを得る。点１４２のパラメータを有す
る水蒸気は湿潤水蒸気であって、セパレータ／スプリッ
ター２１２中のセパレータＳ−２の中に入り、そこで膨
張水蒸気中の液体が水蒸気から分離され、点１４３のパ
ラメータを有する第１流と点１４６のパラメータを有す
る第２流とに分割される。セパレータＳ−２から出る水
蒸気は、それぞれ点１４３と点１４５のパラメータを有
する２つの支流に分割され。その後、第１流（点１４３
のパラメータを有する水蒸気）が低圧蒸気タービンＳＴ
−２の中に転送され、そこで低圧まで膨張させられて有
用エネルギーを発生する。高圧蒸気タービンＳＴ−１と
低圧蒸気タービンＳＴ−２は水蒸気のそれぞれ第１およ
び第２段階膨張器である。低圧タービンＳＴ−２におけ
る膨張後に、第１流は点１４４のパラメータを得る。点
１４５のパラメータを有する水蒸気流がセパレータＳ−
２から除去された液体と混合され、パラメータ１４６を
有する第２流を生じる。この第２流が第１熱交換器ＨＥ
−１を通り、そこで凝縮されサブクーリングされ、この
第１熱交換器から点１４８のパラメータをもって出る。
その後、点１４８のパラメータを有する凝縮物流は絞り
弁ＴＶにおいて、点１４４のパラメータを有するＳＴ−
２からの流れと同等圧まで絞られ、この流と混合され
る。この混合の結果、点１４９のパラメータを有する部
分的に凝縮された水蒸気流が形成される。点１４９のパ
ラメータを有する流が水蒸気凝縮器ＨＥ−６を通り、そ
こで冷却水または冷却空気によって冷却されて、点１５
０のパラメータを得る。この凝縮流がシステム２１０か
ら排出される。
【００１９】セパレータＳ−１から除去され点１５２の
パラメータを有する塩水（前述）が第２熱交換器ＨＥ−
２を通り、そこで冷却されて点１５４のパラメータを得
る。熱交換器ＨＥ−２中の塩水から放出された熱が下記
に説明する二元サイクルの作動流体に転送される。冷却
された塩水はシステム２１０から適度の温度で排出され
る。
パラメータを有する塩水（前述）が第２熱交換器ＨＥ−
２を通り、そこで冷却されて点１５４のパラメータを得
る。熱交換器ＨＥ−２中の塩水から放出された熱が下記
に説明する二元サイクルの作動流体に転送される。冷却
された塩水はシステム２１０から適度の温度で排出され
る。
【００２０】完全に凝縮され点１１４のパラメータを有
する二元サイクルの作動流体がポンプＰ−１によってポ
ンプ輸送されて点１２１のパラメータを得る。点１２１
のパラメータを有する作動流体流が回収型熱交換器ＨＥ
−３を通過し、そこで加熱されて１６０のパラメータを
得る。この点１６０のパラメータを有する作動流体の状
態は飽和液である。その後、点１６０のパラメータを有
する作動流体流は熱交換器ＨＥ−４を通り、そこで部分
的に沸騰させられ点１６６のパラメータを得る。その
後、点１６６のパラメータを有する作動流体流は第１熱
交換器ＨＥ−１を通り、そこで前記セパレータ／スプリ
ッター２１２から出る第２流の熱によって加熱されて完
全に蒸発させられ、点１６８のパラメータをもって熱交
換器ＨＥ−１から出る。点１６８のパラメータを有する
多成分作動流体が第２熱交換器ＨＥ−２を通り、そこで
液状地熱塩水の冷却工程に際して放出された熱によって
過熱される。熱交換器ＨＥ−２中の加熱の結果、作動流
体は点１３０のパラメータを得て作動流体タービンＷＦ
Ｔの中に入る。タービンＷＦＴ中で作動流体が膨張させ
られて仕事を生じ点１３６のパラメータを得る。その
後、点１３６のパラメータを有する消費済み多成分作動
流体が回収型熱交換器ＨＥ−４を通り、そこで部分的に
凝縮されてこの熱交換器を点１３８のパラメータをもっ
て出る。熱交換器ＨＥ−４の中に放出された熱は作動流
体を点１６０と１６６との間において初期蒸発させるの
に使用される。その後、点１３８のパラメータを有する
作動流体が熱交換器ＨＥ−３を通り、そこでさらに凝縮
されて点１２９のパラメータを得る。熱交換器ＨＥ−３
の中に放出された熱が作動流体を前述のように点１２１
と点１６０との間において予熱するために利用される。
さらに点１２９のパラメータを有する作動流体流が凝縮
器ＨＥ−５の中に転送され、そこで冷却水または空気に
よって完全に凝縮されて、点１１４のパラメータを得
る。そこで作動流体のサイクルが閉じる。
する二元サイクルの作動流体がポンプＰ−１によってポ
ンプ輸送されて点１２１のパラメータを得る。点１２１
のパラメータを有する作動流体流が回収型熱交換器ＨＥ
−３を通過し、そこで加熱されて１６０のパラメータを
得る。この点１６０のパラメータを有する作動流体の状
態は飽和液である。その後、点１６０のパラメータを有
する作動流体流は熱交換器ＨＥ−４を通り、そこで部分
的に沸騰させられ点１６６のパラメータを得る。その
後、点１６６のパラメータを有する作動流体流は第１熱
交換器ＨＥ−１を通り、そこで前記セパレータ／スプリ
ッター２１２から出る第２流の熱によって加熱されて完
全に蒸発させられ、点１６８のパラメータをもって熱交
換器ＨＥ−１から出る。点１６８のパラメータを有する
多成分作動流体が第２熱交換器ＨＥ−２を通り、そこで
液状地熱塩水の冷却工程に際して放出された熱によって
過熱される。熱交換器ＨＥ−２中の加熱の結果、作動流
体は点１３０のパラメータを得て作動流体タービンＷＦ
Ｔの中に入る。タービンＷＦＴ中で作動流体が膨張させ
られて仕事を生じ点１３６のパラメータを得る。その
後、点１３６のパラメータを有する消費済み多成分作動
流体が回収型熱交換器ＨＥ−４を通り、そこで部分的に
凝縮されてこの熱交換器を点１３８のパラメータをもっ
て出る。熱交換器ＨＥ−４の中に放出された熱は作動流
体を点１６０と１６６との間において初期蒸発させるの
に使用される。その後、点１３８のパラメータを有する
作動流体が熱交換器ＨＥ−３を通り、そこでさらに凝縮
されて点１２９のパラメータを得る。熱交換器ＨＥ−３
の中に放出された熱が作動流体を前述のように点１２１
と点１６０との間において予熱するために利用される。
さらに点１２９のパラメータを有する作動流体流が凝縮
器ＨＥ−５の中に転送され、そこで冷却水または空気に
よって完全に凝縮されて、点１１４のパラメータを得
る。そこで作動流体のサイクルが閉じる。
【００２１】動力システム２１０において、タービン第
２段（ＳＴ−２）後の水蒸気の凝縮熱は図１のシステム
１１０のように二元サイクル中の作動流体の加熱と蒸発
には使用されない。これは、この種の熱が非常に低温で
あって、動力を発生するポテンシャルを有しないからで
ある。
２段（ＳＴ−２）後の水蒸気の凝縮熱は図１のシステム
１１０のように二元サイクル中の作動流体の加熱と蒸発
には使用されない。これは、この種の熱が非常に低温で
あって、動力を発生するポテンシャルを有しないからで
ある。
【００２２】地熱エネルギーの利用に応用される図２の
動力システムは、蒸気が最低可能圧まで全部膨張させら
れ、液体が追加水蒸気を発生するように絞られ、この追
加水蒸気も最低可能圧まで膨張させられるように成され
た従来システムと比較して、約３０％の効率増大をもた
らす。
動力システムは、蒸気が最低可能圧まで全部膨張させら
れ、液体が追加水蒸気を発生するように絞られ、この追
加水蒸気も最低可能圧まで膨張させられるように成され
た従来システムと比較して、約３０％の効率増大をもた
らす。
【００２３】動力システム２１０のすべてのキーポイン
トの水蒸気パラメータを表３に示し、またこのシステム
の性能一覧を表４に示す。
トの水蒸気パラメータを表３に示し、またこのシステム
の性能一覧を表４に示す。
【００２４】前記のシステム１１０と２１０は、熱源と
して使用される水蒸気の多段膨張を使用し、また凝縮熱
を閉鎖二元サイクルにおいて多成分作動流体を加熱し蒸
発させるために利用される。またいずれの場合にも、二
元サイクル中の多成分作動流体は少なくとも２種の成分
の混合物である。多成分作動流体中の成分組成は、作動
流体の膨張後の初凝縮温度が膨張前の同一作動流体の初
沸騰温度より高くなるように選定される。その結果、流
入作動流体の回収型初沸騰を可能とする。
して使用される水蒸気の多段膨張を使用し、また凝縮熱
を閉鎖二元サイクルにおいて多成分作動流体を加熱し蒸
発させるために利用される。またいずれの場合にも、二
元サイクル中の多成分作動流体は少なくとも２種の成分
の混合物である。多成分作動流体中の成分組成は、作動
流体の膨張後の初凝縮温度が膨張前の同一作動流体の初
沸騰温度より高くなるように選定される。その結果、流
入作動流体の回収型初沸騰を可能とする。
【００２５】本発明は前記の説明のみに限定されるもの
でなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。例えば図１のシステムにおいて、熱源として水蒸気
でなく水蒸気と液体との混合物を使用し、またこの液体
の冷却によって放出された熱を二元サイクルの作動流体
の過熱のために使用する事ができる。
でなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施でき
る。例えば図１のシステムにおいて、熱源として水蒸気
でなく水蒸気と液体との混合物を使用し、またこの液体
の冷却によって放出された熱を二元サイクルの作動流体
の過熱のために使用する事ができる。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】
【表４】
【図１】燃料燃焼から熱を生産する本発明の第１の実施
の形態のフローシート。
の形態のフローシート。
【図２】水蒸気と塩水とを含む地熱流体から熱を生産す
る本発明の第２の実施の形態のフローシート。
る本発明の第２の実施の形態のフローシート。
１１０ 燃料燃焼から熱が得られる装置 ２３ 冷却水／エア ４１ 第１の一次流 ５２ 第２の一次流 ４４ 第３の一次流 ４５ 第４の一次流 １１２、１１４ ループ １１６ ボイラー １１８ セパレータ／スプリッター Ｓ セパレータ ＳＴ−１ 第１段階タービン（膨張器） ＳＴ−２ 第２段階タービン（膨張器） ＷＦＴ 多成分作動流体タービン ＨＥ−１、２、３、４、５ 熱交換器 ＨＥ−６ 凝縮器 Ｐ１、２、３、４ ポンプ ２１０ 地熱から熱が得られる装置 Ｓ−１ セパレータ Ｓ−２ セパレータ ＴＶ 絞り弁 １５１ 蒸気導入 １５２ 塩水導入 １５４ 塩水排出 ２１２ スプリッター
Claims (48)
- 【請求項１】蒸気状態の一次流体を第１段膨張器の中で
膨張させて有効エネルギーを得て、蒸気成分と液状成分
とを含む部分的に膨張された一次流体流を形成する工程
と、 前記の部分的に膨張された一次流体流を液体成分と蒸気
成分とに分離し、前記一次流体流を蒸気流と液体を含む
他の一次流とに分割する工程と、 前記蒸気流を第２段階膨張器の中で膨張させて有効エネ
ルギーを得る工程と、 前記部分的に膨張された一次流体流中の熱を使用して別
個の閉鎖ループの中において第１熱交換器の中で多成分
作動流体を加熱する工程と、 前記の別個の閉鎖ループの中で前記多成分作動流体を他
の膨張器において膨張させて有効エネルギーを得て消費
済み多成分作動流体を形成する工程と、を備えた事を特
徴とする有効エネルギーへの熱変換方法。 - 【請求項２】前記の消費済み多成分作動流体を凝縮器に
おいて凝縮させ回収熱交換器を通し、この回収熱交換器
の中で前記消費済み多成分作動流体からの熱を使用し
て、前記凝縮器において凝縮された後の前記多成分作動
流体を熱回収的に加熱する事を特徴とする請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】前記蒸気状態の前記一次流体が水蒸気であ
る事を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】前記水蒸気が前記一次流体を一次閉鎖ルー
プの中でボイラー中で加熱する事によって生成される事
を特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】前記加熱は腐食性または毒性燃料の燃焼を
含む事を特徴とする請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】前記蒸気状態の前記一次流体が、前記第１
段階膨張器において膨張される第１の一次流と、前記多
成分作動流体をその膨張前にさらに加熱するために使用
される第２の一次流とに分割される事を特徴とする請求
項５に記載の方法。 - 【請求項７】前記の他の一次流を使用して、前記第１加
熱熱交換器の中において加熱される前の前記多成分作動
流体を加熱する事を特徴とする請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】前記蒸気状態の一次流体が地熱流体から得
られる事を特徴とする請求項３に記載の方法。 - 【請求項９】前記一次流体流を前記地熱流体中の塩水か
ら分離する段階と、前記塩水を使用して膨張前の前記多
成分作動流体をさらに加熱する段階とを含む事を特徴と
する請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】蒸気状態の一次流体を膨張させて有効エ
ネルギーを生じまた蒸気と液体成分とを含む部分的に膨
張された一次流体を形成する第１段階膨張器と、 前記第１段階膨張器から出た前記部分的に膨張された一
次流体流を液体成分と蒸気成分とに分離しまた前記一次
流体流を蒸気流と液体を含む他の一次流とに分割するセ
パレータ／スプリッターと、 前記セパレータ／スプリッタからの前記蒸気流を膨張さ
せて有効エネルギーを得るための第２段階膨張器と、 前記部分的に膨張された一次流体流中の熱を使用して多
成分作動流体を加熱するように接続された一次熱交換器
と、 前記多成分作動流体と、前記一次熱交換器中の流れ通路
と、前記多成分作動流体を膨張させて有効エネルギーを
得て消費済み多成分作動流体を形成する他の膨張器とを
有する別個の閉鎖ループと、を備えた事を特徴とする熱
を有効エネルギーに変換する装置。 - 【請求項１１】前記閉塞ループは消費済み多成分作動流
体を凝縮させる凝縮器と、前記消費済み多成分作動流体
からの熱を利用して、前記凝縮器で凝縮された後の前記
多成分作動流体を熱回収的に加熱する回収型熱交換器と
を含む事を特徴とする請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１２】前記蒸気状態の一次流体が水蒸気である
事を特徴とする請求項１０に記載の装置。 - 【請求項１３】前記水蒸気が前記一次流体をボイラー中
の一次閉鎖ループで加熱する事によって生成される事を
特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１４】前記ボイラーは腐食性または毒性燃料を
燃焼させる事を特徴とする請求項１３に記載の装置。 - 【請求項１５】前記蒸気状態の前記一次流体を前記第１
段階膨張器において膨張される第１の一次流と、前記多
成分作動流体をその膨張前にさらに加熱するために使用
される第２の一次流とに分割する蒸気スプリッターを更
に備えた事を特徴とする請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】前記の他の一次流を使用して、前記第１
熱交換器中で加熱される前の前記多成分作動流体を加熱
する事を特徴とする請求項１５に記載の装置。 - 【請求項１７】前記蒸気状態の一次流体が地熱流体から
得られる事を特徴とする請求項１２に記載の装置。 - 【請求項１８】前記一次流体流を前記地熱流体中の塩水
から分離するセパレータと、前記塩水を使用して膨張前
の前記多成分作動流体をさらに加熱する他の熱交換器と
を更に備えた事を特徴とする請求項１７に記載の装置。 - 【請求項１９】第１閉鎖ループ中において外部熱源によ
って一次作動流体を加熱する工程と、 前記の加熱された一次作動流体を第１の一次流と第２の
一次流とに分割する工程と、 前記第１の一次流を第１膨張器中で膨張させて有効エネ
ルギーを得る工程と、 前記第２の一次流の熱を利用して、第２閉鎖ループの中
で多成分作動流体を第１熱交換器中で加熱する工程と、 前記多成分作動流体を第２膨張器中で膨張させて有効エ
ネルギーを得る工程と、を備えた事を特徴とする熱を有
効エネルギーに変換する方法。 - 【請求項２０】前記加熱は腐食性または毒性燃料の燃焼
を含む事を特徴とする請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】前記一次作動流体は水蒸気である事を特
徴とする請求項２０に記載の方法。 - 【請求項２２】前記第１膨張器中の膨張後に前記第１の
一次流中の熱を使用して、前記多成分作動流体を第２熱
交換器中において加熱する事を特徴とする請求項１９に
記載の方法。 - 【請求項２３】前記第１の一次流は前記第１膨張器中で
の膨張後に液体成分と蒸気成分とに分離されまた第３お
よび第４の一次流に分割され、前記第３の一次流は有効
エネルギーを得るため第３膨張器中で膨張される蒸気で
あり、前記第４の一次流が前記第２熱交換器中を通る事
を特徴とする請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２４】前記第３膨張器中での膨張後に前記第３
の一次流の熱を使用して前記多成分作動流体を第３熱交
換器中で加熱する事を特徴とする請求項２３に記載の方
法。 - 【請求項２５】前記第２、第３および第４の一次流を結
合して前記一次作動流体を成しこの一次作動流体を前記
ヒータによって加熱する事を特徴とする請求項２４に記
載の方法。 - 【請求項２６】前記第１の一次流が前記第１膨張器中で
の膨張後にセパレータによって液相と蒸気相とに分離さ
れ、前記蒸気相の一部が前記第３の一次流を成し、また
前記蒸気相の一部が前記液相と結合されて前記第４の一
次流を成す事を特徴とする請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】前記多成分作動流体が前記第２膨張器で
の膨張後に凝縮器中で凝縮され、次に前記多成分作動流
体が第４熱交換器を通され、この第４熱交換器の中にお
いて凝縮前の前記多成分作動流体の熱を使用して前記凝
縮器での凝縮後の前記多成分作動流体を熱回収的に加熱
する事を特徴とする請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２８】一次作動流体を収容する第１閉鎖ループ
であって、前記一次作動流体を加熱するヒータと、前記
加熱された一次作動流体を第１の一次流と第２の一次流
とに分割する第１流れスプリッターと、有効エネルギー
を得るため前記第１の一次流を膨張させる第１膨張器
と、前記第２の一次流の熱を多成分作動流体に伝達する
ために第１熱交換器を通る流路と、を含む第１閉鎖ルー
プと、 前記多成分作動流体を収容する第２閉鎖ループであっ
て、前記第１熱交換器を通る流路と、第２膨張器を含
み、この第２膨張器の中で前記多成分作動流体が膨張さ
れて有効エネルギーを発生するように成された第２閉鎖
ループとを備えた事を特徴とする熱を有効エネルギーに
変換する装置。 - 【請求項２９】前記ヒータはボイラーであって、このボ
イラーの中で腐食性または毒性燃料が燃焼される事を特
徴とする請求項２８に記載の装置。 - 【請求項３０】前記一次作動流体が水蒸気である事を特
徴とする請求項２８に記載の装置。 - 【請求項３１】前記第１閉鎖ループと前記第２閉鎖ルー
プは各々第２熱交換器中の流路を含み、前記第２熱交換
器の中において前記第１の一次流の熱を使用して前記多
成分作動流体を加熱する事を特徴とする請求項２８に記
載の装置。 - 【請求項３２】前記第１閉鎖ループは前記第１膨張器中
での膨張後に前記第１の一次流を液相と蒸気相に分離し
また前記第１の一次流を蒸気である第３の一次流と第４
の一次流とに分割するセパレータ／スプリッターと、前
記第３の一次流が通って膨張される膨張器とを含み、ま
た前記第４の一次流が前記第２熱交換器を通る事を特徴
とする請求項３１に記載の装置。 - 【請求項３３】前記第１閉鎖ループと前記第２閉鎖ルー
プは各々第３熱交換器の中に流路を含み、この第３熱交
換器の中において前記第３一次流からの熱を使用して前
記多成分作動流体を加熱する事を特徴とする請求項３２
に記載の装置。 - 【請求項３４】前記第１閉鎖ループは流れ結合手段を含
み、この流れ結合手段において前記第２、第３および第
４の一次流が結合されて、前記ヒータによって加熱され
る前記一次作動流体を形成する事を特徴とする請求項３
３に記載の装置。 - 【請求項３５】前記セパレータ／スプリッターは、前記
第１一次流を液相と蒸気相とに分離するセパレータと、
前記蒸気相を前記第３一次流と他の流とに分割する第２
流れスプリッターと、前記他の流れと前記液相とを前記
第４の一次流に結合する流れ結合手段とを含む事を特徴
とする請求項３２に記載の装置。 - 【請求項３６】前記第２閉鎖ループは前記多成分作動流
体を凝縮する凝縮器と、第４熱交換器とを含み、前記第
４熱交換器の中において、凝縮前の前記多成分作動流体
の熱を使用して前記凝縮器中で凝縮された前記多成分作
動流体を熱回収的に加熱する事を特徴とする請求項２８
に記載の装置。 - 【請求項３７】蒸気と塩水とを含有する地熱流体の熱を
動力システムの中において有効エネルギーに変換する方
法において、 前記地熱流体中の前記水蒸気を前記塩水から分離する工
程と、 前記水蒸気を第１膨張器中で膨張させて膨張水蒸気流を
生じる工程と、 別個の閉鎖ループの中において第１熱交換器中で前記膨
張水蒸気流を使用して多成分作動流体を加熱する工程
と、 第２熱交換器の中において、前記塩水を使用して前記第
１熱交換器から来る前記多成分作動流体をさらに加熱す
る工程と、 前記塩水を前記第２熱交換器から動力システム外に排出
する工程と、 前記多成分作動流体を前記別個の閉鎖ループ中の第２膨
張器の中において膨張させて、有効エネルギーを生産し
消費済み多成分作動流体を生じる工程とを備えた事を特
徴とする方法。 - 【請求項３８】前記消費済み多成分作動流体を凝縮器の
中で凝縮しこの多成分作動流体を回収型熱交換器の中を
通し、この回収型熱交換器の中で前記消費済み多成分作
動流体の熱を使用して、前記凝縮器で凝縮された後の前
記多成分作動流体を熱回収的に加熱する事を特徴とする
請求項３７に記載の方法。 - 【請求項３９】前記第１熱交換器の中で前記多成分作動
流体を加熱するために使用される前記の熱は、前記第１
膨張器の中で膨張された水蒸気から得られる事を特徴と
する請求項３８に記載の方法。 - 【請求項４０】前記第１膨張器中の膨張後に前記膨張水
蒸気流が液体成分と蒸気成分とに分離されまた第１流と
第２流とに分割され、前記第１流は蒸気であってこの蒸
気が第３膨張器の中で膨張させられて有効エネルギーを
生じさせ、前記第２流が前記第１熱交換器の中を通る事
を特徴とする請求項３９に記載の方法。 - 【請求項４１】前記第２流が前記第１熱交換器通過後に
絞られて、前記第３膨張器中の膨張後の前記第１水蒸気
流と結合される事を特徴とする請求項４０に記載の方
法。 - 【請求項４２】前記第１流と第２流との結合流が凝縮さ
れシステムから排出される事を特徴とする請求項４１に
記載の方法。 - 【請求項４３】動力システムにおいて水蒸気と塩水を含
有する地熱流体の熱を有効エネルギーに変換する装置に
おいて、 前記地熱流体中の前記水蒸気を前記塩水から分離するセ
パレータと、 前記水蒸気を膨張させて有効エネルギーを生産し膨張水
蒸気流を形成する第１膨張器と、 多成分作動流体を収容する別個の閉鎖ループであって、
前記水蒸気の熱を使用して前記多成分作動流体を加熱す
る第１熱交換器中の流路と、前記塩水が前記第１熱交換
器からの前記多成分作動流体をさらに加熱する第２熱交
換器中の流路と、前記第２熱交換器から来る多成分作動
流体が膨張されて有効エネルギーを生じさせ消費済み多
成分作動流体を形成するように成された第２膨張器とを
含む別個の閉鎖ループと、 前記塩水を前記第２熱交換器からシステム外部に排出す
るように接続された流出ラインとを備えた事を特徴とす
る装置。 - 【請求項４４】前記別個の閉鎖ループは前記消費済み多
成分作動流体を凝縮する凝縮器と、前記消費済み多成分
作動流体の熱を使用して前記多成分作動流体を前記凝縮
器における凝縮後に熱回収的に加熱する回収型熱交換器
とを含む事を特徴とする請求項４３に記載の装置。 - 【請求項４５】前記第１熱交換器中の前記多成分作動流
体を加熱するために使用される前記熱は前記第１膨張器
の中において膨張された水蒸気から得られる事を特徴と
する請求項４４に記載の装置。 - 【請求項４６】さらに前記膨張水蒸気流を液体成分と蒸
気成分とに分離し前記膨張水蒸気流を第１流と第２流と
に分割し前記第１流を蒸気とするセパレータ／スプリッ
ターと、前記第１流を通して膨張させて有効エネルギー
を生産し前記第２流が前記第１熱交換器を通るように成
された第３膨張器とを更に備えた事を特徴とする請求項
４５に記載の装置。 - 【請求項４７】前記第１熱交換器を通過後の前記第２流
を絞る絞り弁と、前記絞り弁から来る前記第２流を前記
第３膨張器の中で膨張された前記第１流と結合させる継
手とを更に備えた事を特徴とする請求項４６に記載の装
置。 - 【請求項４８】前記第１流と前記第２流との結合流が凝
縮されシステムから排出される事を特徴とする請求項４
７に記載の装置。
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