JPH11257025A - 混合媒体サイクル発電プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の発電プラントよりも極めて高い熱効率
を達成することができる混合媒体サイクル発電プラント
を提供する。 【解決手段】 水蒸気にて駆動される蒸気タービン３を
有する水蒸気系と、蒸気タービン３の排気で加熱された
気体状の混合媒体にて駆動される混合媒体タービン１７
を有する混合媒体系とを有する。混合媒体は、高圧分離
手段１５及び中圧分離手段２７にて蒸留分離されて、混
合媒体タービン１７の前後で低沸点成分の濃度が変化す
る。混合媒体タービン１７からの排気は第１復液手段１
９にて冷却・凝縮され、復液は第１及び第２復液加熱手
段２５、２２にて加熱される。高圧分離手段１５からの
分離蒸気にて混合媒体タービン１７が駆動される。中圧
分離手段２７からの分離蒸気は第２復液手段２９にて冷
却・凝縮された後に復水器６に送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、混合媒体サイクル
発電プラントに係わり、特に、水蒸気駆動の蒸気タービ
ンを有する水蒸気系と、混合媒体駆動の混合媒体タービ
ンを有する混合媒体系とを備えた混合媒体サイクル発電
プラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の発電プラントとしては、例えば原
子力発電所（沸騰水型原子炉、加圧水型原子炉等）、火
力発電所（石油・石炭・液化天然ガス等）が挙げられる
が、その一例として図１９に沸騰水型原子力発電所（以
下「ＢＷＲ」という。）の概略を示す。

【０００３】図１９に示したように、従来のＢＷＲは、
熱源として原子炉２００を備えており、この原子炉２０
０において軽水からなる冷却材が加熱されて水蒸気が生
成される。なお、原子炉２００において生成された水蒸
気は飽和蒸気である。生成された水蒸気は、主蒸気管２
０１を介して高圧蒸気タービン２０２に送られ、この高
圧蒸気タービン２０２を駆動する。

【０００４】高圧蒸気タービン２０２の下流側には湿分
分離再熱器２０３が設けられており、この湿分分離再熱
器２０３は、主蒸気管２０１から分岐した加熱蒸気配管
２０４及び高圧蒸気タービン２０２からの抽気配管２０
６に接続されている。高圧蒸気タービン２０２からの排
気は湿分分離再熱器２０３に送られて気水分離されると
共に、加熱蒸気配管２０４及び抽気配管２０６を介して
湿分分離再熱器２０３に送られた高温の水蒸気によって
加熱される。

【０００５】湿分分離再熱器２０３で加熱された高圧蒸
気タービン２０２からの排気は過熱蒸気となり、この過
熱蒸気は低圧蒸気タービン２０５に送られ、この低圧蒸
気タービン２０５を駆動する。高圧蒸気タービン２０２
と低圧蒸気タービン２０５とは同軸で結合されており、
さらに、これらのタービンは発電機２０７に同軸で結合
されている。したがって、高圧蒸気タービン２０２及び
低圧蒸気タービン２０５が水蒸気によって駆動される
と、発電機２０７が駆動されて発電が行われる。低圧蒸
気タービン２０５の下流側には復水器２０８が設けられ
ており、この復水器２０８には循環水ポンプ（図示せ
ず）によって海水が供給されている。低圧蒸気タービン
２０５からの排気は復水器２０８に送られ、復水器２０
８の内部を循環する海水によって冷却されて復水とな
る。復水器２０８の下流側には復水ポンプ２０９が設け
られ、この復水ポンプ２０９の下流側には低圧給水加熱
器２１０が直列的に多段に設けられている。

【０００６】さらに、低圧給水加熱器２１０の下流側に
は、タービン駆動型又は電動型の給水ポンプ２１１が設
けられており、この給水ポンプ２１１の下流側には高圧
給水加熱器２１２が設けられている。この高圧給水加熱
器２１２には、高圧蒸気タービン２０２からの抽気配管
２１３、湿分分離再熱器２０３からの蒸気配管２１４及
びドレン配管２１５が接続されている。また、低圧給水
加熱器２１０には、高圧給水加熱器２１２からのドレン
配管２１６、低圧蒸気タービン２０５からの抽気配管２
１７が接続されている。

【０００７】そして、復水器２０８からの復水は、復水
ポンプ２０９によって昇圧されて低圧給水加熱器２１０
に送られ、ドレン配管２１６及び抽気配管２１７を介し
て供給されたドレン水及び水蒸気によって加熱されると
共に昇圧される。加熱・昇圧された復水は、給水ポンプ
２１１によってさらに昇圧されて高圧給水加熱器２１２
に送られ、抽気配管２１３、蒸気配管２１４及びドレン
配管２１５を介して供給された水蒸気及びドレン水によ
ってさらに加熱されて適度なサブクール度となる。この
ようにして適度なサブクール度となった復水は、原子炉
給水配管２１８を介して原子炉２００に送られ、原子炉
２００で加熱されて水蒸気となって再び主蒸気管２０１
を介して高圧蒸気タービン２０２に送られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の発電プラントは、凝縮可能な蒸気（水蒸気）を利用
したランキンサイクルによって発電を行うものであるた
めに、その熱効率を向上させることが極めて困難であっ
た。特に、原子力発電においては、火力発電のように過
熱蒸気を生成することが困難なために飽和蒸気が使用さ
れており、このため、火力発電に比して熱効率が低い。

【０００９】したがって、原子力発電においては熱効率
の向上が重要な課題であるが、種々の制約があるため未
だ十分には解決されていない。例えば上述したＢＷＲや
加圧水型原子力発電所（ＰＷＲ）においては約２８０℃
の水蒸気によってタービンを駆動しているが、この場合
の熱効率は３３％程度であって、４０％以上の熱効率を
達成できる火力発電よりもかなり劣っている。

【００１０】そして、ＢＷＲの熱効率を向上させるに
は、原子炉出口における水蒸気の温度及び圧力を高くし
てランキンサイクルの効率を向上させればよいが、現在
の飽和蒸気サイクルにおいて水蒸気の温度及び圧力を高
くすると、炉心の熱的性能が劣化したり、耐圧性能を高
めるために圧力容器及び冷却材配管の壁の肉厚を増大さ
せなければならないといった問題がある。

【００１１】また、原子力発電における熱効率を向上さ
せるために、原子炉において過熱蒸気を生成することに
よって水蒸気の温度のみを高くすることも考えられる
が、この場合には炉心等の設計を従来のものから大幅に
変更する必要があり、構造が複雑化し、原子炉の制御が
難しくなるという問題がある。

【００１２】また、原子力発電の場合、タービンの入口
における蒸気条件が飽和蒸気であるため、その膨張過程
において多量の湿分が発生し、この湿分に対する対策が
必要であった。特に、低圧蒸気タービンにおいては、タ
ービンの腐蝕等を防止するために、その背翼に水分の通
り溝を設けた湿分分離翼を採用したり、タービンケーシ
ングから効率よく湿分を排出するための機構を設けた
り、クロモリ鋼からなる湿分排出用の配管を設けるとい
った高コストの対策が必要であった。

【００１３】また、原子力発電における低圧蒸気タービ
ンは、通常、３８ｍｍＨｇ程度の真空度で運転している
ので、膨張仕事をタービンの回転エネルギーに変換する
ためには装置を大型化する必要があり、しかも、復水器
については、その気密性を高めて真空度を維持するため
に高コストの構造を採用する必要があった。

【００１４】また、原子炉における冷却材として、現在
の水（軽水）に代えて水よりも沸点の低い媒体を使用す
ることも理論上は考えられる。しかしながら、このよう
な低沸点媒体、例えばアンモニア水は、放射線に対する
安定性が極めて低く、炉心からの放射線によって分解さ
れて有害物質が発生し、原子炉機器の腐蝕が促進された
り、放射線分解ガスを処理するために大規模な追加機器
を必要とするといった問題があり、実際には低沸点媒体
を原子炉の冷却材として使用することは不可能である。

【００１５】本発明は上述した種々の問題点を考慮して
なされたものであり、従来の発電プラントよりも極めて
高い熱効率を達成することができる混合媒体サイクル発
電プラントを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明による混合媒体サ
イクル発電プラントは、水蒸気を生成するための熱源
と、この熱源で生成された水蒸気によって駆動される蒸
気タービンと、この蒸気タービンからの排気を凝縮させ
て復水を生成する復水器と、この復水器で生成された復
水を前記熱源に輸送する復水輸送手段と、を有する水蒸
気系と、前記蒸気タービンからの排気と混合媒体との間
で熱交換を行うための熱交換手段と、この熱交換手段に
おいて加熱された混合媒体を液体と気体とに分離する高
圧分離手段と、この高圧分離手段で分離された気体状の
混合媒体によって駆動される混合媒体タービンと、この
混合媒体タービンからの排気を凝縮させて第１復液を生
成する第１復液手段と、第１復液の一方の分流及び他方
の分流をそれぞれ加熱する第１復液加熱手段及び第２復
液加熱手段と、前記第１復液手段で生成された第１復液
を前記第１及び第２復液加熱手段に輸送する第１復液輸
送手段と、前記高圧分離手段で分離された液体状の混合
媒体を減圧するための減圧手段と、この減圧手段で減圧
された混合媒体と前記第１及び第２復液加熱手段で加熱
された第１復液とを混合させる第１混合手段と、この第
１混合手段で混合された混合媒体を液体と気体とに分離
する中圧分離手段と、前記中圧分離手段で分離された液
体状の混合媒体を冷却するための復液冷却手段と、前記
復液冷却手段で冷却された液体状の混合媒体と前記混合
媒体タービンからの排気とを前記第１復液手段の上流側
で混合吸収させる第２混合手段と、前記中圧分離手段で
分離された気体状の混合媒体を冷却して第２復液を生成
する第２復液手段と、この第２復液手段で生成された第
２復液を前記復水器に輸送する第２復液輸送手段と、を
有する混合媒体系と、を備えたことを特徴とする。

【００１７】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記第２混合手段は、複数のエジェクター
を所定の配列にて配置して構成したエジェクター式吸収
器であることを特徴とする。

【００１８】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記エジェクター式吸収器は、混合される
混合媒体が流入する入口空間と、混合された混合媒体が
流出する出口空間と、を備え、前記入口空間と前記出口
空間とを通気管によって連通させたことを特徴とする。

【００１９】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記第１混合手段は、前記中圧分離手段に
一体に設けられたエジェクターを有し、前記エジェクタ
ーの出口動圧を用いて、前記中圧分離手段の本体容器の
内部で混合媒体の循環流を形成し、形成された循環流が
前記エジェクターに吸収されるようにしたことを特徴と
する。

【００２０】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記復液冷却手段は、前記中圧分離手段の
本体容器の内部に設けられた熱交換部を有し、前記熱交
換部の内部には第１復液の分流が流れており、前記熱交
換部内で加熱された第１復液の分流は、前記エジェクタ
ーの入口側に放出されて前記高圧分離手段からの減圧さ
れた液体状の混合媒体と混合されることを特徴とする。

【００２１】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、水蒸気を生成するための熱源と、この熱源
で生成された水蒸気によって駆動される蒸気タービン
と、この蒸気タービンからの排気を凝縮させて復水を生
成する復水器と、この復水器で生成された復水を前記熱
源に輸送する復水輸送手段と、を有する水蒸気系と、前
記蒸気タービンからの排気と混合媒体との間で熱交換を
行うための熱交換手段と、この熱交換手段において加熱
された混合媒体を液体と気体とに分離する高圧分離手段
と、この高圧分離手段で分離された気体状の混合媒体に
よって駆動される混合媒体タービンと、この混合媒体タ
ービンからの排気を凝縮させて第１復液を生成する第１
復液手段と、第１復液の一方の分流を加熱する復液加熱
手段と、前記高圧分離手段で分離された液体状の混合媒
体を減圧するための減圧手段と、この減圧手段で減圧さ
れた混合媒体と前記復液加熱手段で加熱された第１復液
の一方の分流とを混合させる第１混合手段と、この第１
混合手段で混合された混合媒体を液体と気体とに分離す
る中圧分離手段と、前記中圧分離手段で分離された液体
状の混合媒体を冷却するための復液冷却手段と、前記復
液冷却手段で冷却された液体状の混合媒体と前記混合媒
体タービンからの排気とを前記第１復液手段の上流側で
混合吸収させる第２混合手段と、前記中圧分離手段で分
離された気体状の混合媒体と第１復液の他方の分流とを
混合させると共に系外からの冷却媒体で冷却して第２復
液を生成する第２復液手段と、前記第１復液手段で生成
された第１復液を前記復液加熱手段及び前記第２復液手
段に輸送する第１復液輸送手段と、前記第２復液手段で
生成された第２復液を前記復水器に輸送する第２復液輸
送手段と、を有する混合媒体系と、を備えたことを特徴
とする。

【００２２】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記高圧分離手段と前記減圧手段とを連結
する配管の途中から分岐させた分岐配管を介して、前記
高圧分離手段で分離された液体状の混合媒体を前記熱交
換手段に流入させるようにしたことを特徴とする。

【００２３】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記高圧分離手段で分離された液体状の混
合媒体を、前記中圧分離手段に送ることなく、還流配管
を介して第２復液に合流させて前記熱交換手段に流入さ
せるようにすると共に、前記還流配管の途中に、前記中
圧分離手段の上流側で第１復液を加熱するための還流側
熱交換部を設けたことを特徴とする。

【００２４】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記還流側熱交換部は、前記中圧分離手段
の内部に設けられていることを特徴とする。

【００２５】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、水蒸気を生成するための熱源と、この熱源
で生成された水蒸気によって駆動される蒸気タービン
と、この蒸気タービンからの排気と液体状の混合媒体と
の間で熱交換を行い、前記蒸気タービンからの排気を凝
縮させて復水を生成すると共に前記液体状の混合媒体を
蒸発させて気体状の混合媒体を生成する復水・蒸発器
と、この復水・蒸発器で生成された復水を前記熱源に輸
送する復水輸送手段と、を有する水蒸気系と、前記復水
・蒸発器で生成された気体状の混合媒体によって駆動さ
れる混合媒体タービンと、この混合媒体タービンからの
排気を凝縮させて第１復液を生成する第１復液手段と、
第１復液の一方の分流及び他方の分流をそれぞれ加熱す
る第１復液加熱手段及び第２復液加熱手段と、前記第１
復液手段で生成された第１復液を前記第１及び第２復液
加熱手段に輸送する第１復液輸送手段と、前記第１及び
第２復液加熱手段で加熱された第１復液を、前記復水・
蒸発器からの液体状の混合媒体との間で熱交換を行うこ
とによってさらに加熱する第３復液加熱手段と、この第
３復液加熱手段によって加熱された混合媒体を液体と気
体とに分離する中圧分離手段と、前記中圧分離手段で分
離された液体状の混合媒体を冷却するための復液冷却手
段と、前記復液冷却手段で冷却された液体状の混合媒体
と前記混合媒体タービンからの排気とを前記第１復液手
段の上流側で混合吸収させる混合手段と、前記中圧分離
手段で分離された気体状の混合媒体を冷却して第２復液
を生成する第２復液手段と、この第２復液手段で生成さ
れた第２復液を前記復水・蒸発器に輸送する第２復液輸
送手段と、を有する混合媒体系と、を備えたことを特徴
とする。

【００２６】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記復水・蒸発器は、前記第２復液が流入
する入口側にエジェクター式混合器を有することを特徴
とする。

【００２７】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記第１復液加熱手段及び前記第２復液加
熱手段で加熱された第１復液の一方の分流及び他方の分
流を混合させるエジェクター式混合器を前記中圧分離手
段に一体に設け、前記エジェクター式混合器の出口動圧
を用いて、前記中圧分離手段の本体容器の内部で混合媒
体の循環流を形成し、形成された循環流が前記エジェク
ター式混合器に吸収されるようにしたことを特徴とす
る。

【００２８】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記復液冷却手段は、前記中圧分離手段の
本体容器の内部に設けられた熱交換部を有し、この熱交
換部の内部には第１復液の一方の分流が流れており、前
記熱交換部内で加熱された第１復液の一方の分流は、前
記エジェクター式混合器の入口側に放出されて、前記第
１復液加熱手段で加熱された第１復液の他方の分流と混
合されることを特徴とする。

【００２９】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記混合媒体タービンと前記第２混合手段
との間に設けられ、前記第２復液加熱手段の手前で分流
された第１復液を前記混合媒体タービンからの排気によ
って加熱するタービン排気利用復液加熱手段と、前記タ
ービン排気利用復液加熱手段で加熱された第１復液を液
体と気体とに分離する追加の中圧分離手段と、をさらに
有し、前記追加の中圧分離手段で分離された液体状の混
合媒体を前記第２混合手段に送ると共に、前記追加の分
離手段で分離された気体状の混合媒体を前記第２復液加
熱手段に送り、さらに、前記第１及び第２復液加熱手段
にて加熱された第１復液を前記第１混合手段の手前で分
流して前記第２復液と共に前記復水器に送るようにした
ことを特徴とする。

【００３０】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、水蒸気を生成するための熱源と、この熱源
で生成された水蒸気によって駆動される蒸気タービン
と、この蒸気タービンからの排気を凝縮させて復水を生
成する復水器と、この復水器で生成された復水を前記熱
源に輸送する復水輸送手段と、を有する水蒸気系と、前
記蒸気タービンからの排気と混合媒体との間で熱交換を
行うための熱交換手段と、この熱交換手段において加熱
された混合媒体を液体と気体とに分離する高圧分離手段
と、この高圧分離手段で分離された気体状の混合媒体に
よって駆動される混合媒体タービンと、この混合媒体タ
ービンからの排気を凝縮させて混合媒体の復液を生成す
る第１復液手段と、混合媒体の復液を加熱する復液加熱
手段と、混合媒体の復液を前記第１復液手段から前記復
液加熱手段に輸送する復液輸送手段と、前記高圧分離手
段で分離された液体状の混合媒体を減圧するための第１
の減圧手段と、前記復液加熱手段で加熱された混合媒体
の復液の一方の分流を減圧する第２の減圧手段と、前記
第１及び第２減圧手段で減圧された混合媒体同士を混合
させる第１混合手段と、この第１混合手段で混合された
混合媒体を液体と気体とに分離する中圧分離手段と、前
記中圧分離手段で分離された液体状の混合媒体を冷却す
るための復液冷却手段と、前記復液冷却手段で冷却され
た液体状の混合媒体と前記混合媒体タービンからの排気
とを前記第１復液手段の上流側で混合吸収させる第２混
合手段と、を備え、前記中圧分離手段で分離された気体
状の混合媒体を前記混合媒体タービンの途中段に導くと
共に、前記復液加熱手段で加熱された混合媒体の復液の
他方の分流を前記復水器に送るようにした混合媒体系
と、を備えたことを特徴とする。

【００３１】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記混合媒体系を流れる混合媒体の中に、
低沸点成分の濃度が低い混合媒体と前記混合媒体タービ
ンからの排気との混合を促進する添加剤を添加したこと
を特徴とする。

【００３２】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記熱交換手段に流入する混合媒体の中
に、混合媒体の沸点を上昇させる追加の媒体を投入する
ようにしたことを特徴とする。

【００３３】また、本発明による混合媒体サイクル発電
プラントは、前記混合媒体はアンモニアと水とを含む混
合媒体であり、前記熱源の温度は約９０℃から約２００
℃であり、アンモニア濃度の濃度比は約０．７から約
０．９５mol/mol であることを特徴とする。

【００３４】

【発明の実施の形態】第１実施形態 以下、本発明による混合媒体サイクル発電プラントの第
１実施形態について、図１を参照して説明する。

【００３５】本実施形態による混合媒体サイクル発電プ
ラントは、水蒸気を利用して発電を行う水蒸気系と、混
合媒体を利用して発電を行う混合媒体系とを備えてい
る。

【００３６】図１は、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントを示した系統図であり、図１において符
号１は、軽水よりなる冷却材を加熱して水蒸気を生成す
るための原子炉（熱源）１を示し、この原子炉１の出口
側は主蒸気管２を介して高圧蒸気タービン３の入口側に
接続されている。高圧蒸気タービン３は、発電機４に同
軸に結合されている。

【００３７】高圧蒸気タービン３の出口側は、排気配管
５を介して復水器６の入口側に接続されており、復水器
６の出口側は復水配管７を介して高圧給水加熱器８の入
口側に接続されている。復水配管７の途中には、タービ
ン駆動型或いは電動型の給水ポンプ（復水輸送手段）９
が設けられている。

【００３８】高圧給水加熱器８の出口側は、原子炉給水
配管１０を介して原子炉１の入口側に接続されている。
また、高圧給水加熱器８には、高圧蒸気タービン３から
抽気を送るための高圧タービン抽気配管１１、及びドレ
ン水を復水器６に送るためのドレン配管１２がそれぞれ
接続されている。

【００３９】復水器６の内部には熱交換部（熱交換手
段）１３が設けられ、この熱交換部１３の内部には高圧
蒸気タービン３の排気が流れている。一方、復水器２の
内部には混合媒体が流れており、熱交換部１３において
高圧蒸気タービン３の排気と混合媒体との間で熱交換が
行われ、排気の冷却及び混合媒体の加熱が行われる。

【００４０】ここで、復水器６内を流れる混合媒体は二
以上の成分を含む媒体であり、この媒体を構成する複数
の成分のうちの少なくとも１つの成分は水よりも沸点の
低いもの（低沸点成分）からなる。混合媒体の具体例と
しては、水とアンモニアとを含む混合物が挙げられる。

【００４１】復水器６の出口側は配管１４を介して高圧
分離器（高圧分離手段）１５に接続されており、高圧分
離器１５は配管１６を介して混合媒体タービン１７の入
口側に接続されている。混合媒体タービン１７は、高圧
蒸気タービン３及び発電機４に同軸で結合されている。

【００４２】混合媒体タービン１７の出口側は排気配管
１８を介して吸収器（第２混合手段）３７の入口側に接
続されており、吸収器３７の出口側は配管３８を介して
復液器（第１復液手段）１９の入口側に接続されてい
る。復液器１９の内部には熱交換部２０が設けられてお
り、この熱交換部２０には冷却用の海水３９が流れてい
る。

【００４３】復液器１９の出口側は、配管２１を介して
中圧ポンプ（第１復液輸送手段）２３の入口側に接続さ
れている。中圧ポンプ２３の出口側は、配管２４を介し
て第１復液加熱器（第１復液加熱手段）２５内の熱交換
部（第２復液手段）２９の入口側に接続されると共に、
配管２４の途中に合流する配管４０を介して第２復液加
熱器（第２復液加熱手段）２２内の熱交換部（復液冷却
手段）３３の入口側に接続されている。

【００４４】第１復液加熱器２５内の熱交換部２９のの
出口側は配管４２を介して混合器（第１混合手段）４３
の入口側に接続されており、第２復液加熱器２２内の熱
交換部３３の出口側もまた、配管４２から分岐した配管
４１を介して混合器４３の入口側に接続されている。

【００４５】高圧分離器１５で分離した液体状の混合媒
体を混合器４３の送るために、混合器４３は配管３６を
介して高圧分離器１５の下部に接続されており、配管３
６の途中には減圧弁（減圧手段）１３９が設けられてい
る。混合器４３の出口側は配管２６を介して中圧分離器
（中圧分離手段）２７に接続されている。

【００４６】中圧分離器２７で分離した液体状の混合媒
体を第２復液加熱器２２に送るために、第２復液加熱器
２２は配管３２を介して中圧分離器２７の下部に接続さ
れている。第２復液加熱器２２は配管３４を介して吸収
器３７に接続されており、配管３４の途中には減圧弁３
５が設けられている。

【００４７】中圧分離器２７の上部には蒸発した気体状
の混合媒体を第１復液加熱器２５に送るための配管２８
が接続されており、この配管２８は第１復液加熱器２５
の入口側に接続されている。第１復液加熱器２５の下部
には、熱交換部２９で冷却して凝縮した混合媒体を復水
器６に送るための配管３０が接続されており、この配管
３０は復水器６の入口側に接続されている。配管３０の
途中には混合媒体を昇圧するための高圧ポンプ（第２復
液輸送手段）３１が設けられている。

【００４８】次に、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの作用について説明する。

【００４９】軽水よりなる冷却材は、原子炉１において
加熱されて飽和状態の水蒸気となり、この水蒸気は主蒸
気管２を経由して高圧タービン３に送られ、高圧蒸気タ
ービン３及び発電機４が駆動されて発電が行われる。高
圧蒸気タービン３からの排気は排気管５を経由して復水
器６内部の熱交換部１３内を流れ、混合媒体との熱交換
によって冷却されて復水となる。ここで、熱交換部１３
の内部圧力は、大気圧付近又はそれ以上とすることがで
きる。

【００５０】復水器６において生成された復水は給水ポ
ンプ９によって昇圧され、復水配管７を経由して高圧給
水加熱器８に送られる。高圧給水加熱器８に送られた復
水は、高圧タービン抽気配管１１からの抽気によって加
熱され、適度なサブクール度になった後に原子炉給水配
管１０を経由して原子炉１に還流される。

【００５１】一方、復水器６において高圧蒸気タービン
３からの排気との熱交換によって加熱された混合媒体
は、沸騰した二相流となった後に配管１４を経由して高
圧分離器１５に送られる。高圧分離器１５に送られた混
合媒体は、液体からなる液相部と、湿分が分離された加
熱蒸気からなる気相部とに蒸留分離され、気相部を形成
する混合媒体の過熱蒸気は、その低沸点成分の濃度（存
在比）が高められており、例えば低沸点成分の質量分率
は０．８５程度になる。

【００５２】高圧分離器１５で分離された低沸点成分を
多く含む過熱蒸気は、配管１６を経由して混合媒体ター
ビン１７に送られ、膨張仕事を行なって混合媒体タービ
ン１７を駆動する。ここで、混合媒体タービン１７の入
口部における蒸気条件は、例えば温度１９０℃、圧力１
０ＭＰａ程度であり、後述する高圧ポンプ３１によって
昇圧されている。

【００５３】混合媒体タービン１７は高圧蒸気タービン
３及び発電機４と同軸に結合されているので、混合媒体
タービン１７の回転エネルギーは発電機４において電気
エネルギーに変換されて発電が行われる。

【００５４】混合媒体タービン１７において仕事を終え
た混合媒体の排気は、排気配管１８を経由して吸収器３
７に送られる。この吸収器３７において混合媒体の排気
は、配管３４及び減圧弁３５を経由して第２復液加熱器
２２から送り込まれた低沸点成分濃度が極めて低い、例
えば質量分率０．１６程度の混合媒体と混合吸収され
る。

【００５５】すると、低沸点成分の質量分率が、混合前
（タービン入口条件）においては０．８５程度であった
ものが、混合後は０．３程度まで低下する。ここで、混
合媒体タービン１７からの排気を混合吸収する混合媒体
は、中圧分離器２７において蒸留分離された液相部の混
合媒体が、配管３２を経由して第２復液加熱器２２に送
られ、熱交換部３３の内側を流れる第１復液との熱交換
で冷却され、配管３４及び減圧弁３５を経由して圧力調
整されたものである。

【００５６】このように混合媒体タービン１７からの排
気は、低沸点成分濃度が極めて低い混合媒体に混合吸収
された後に配管３８を経由して復液器１９に送られ、復
液器１９の熱交換部２０内を流れる通常温度の海水３９
との熱交換によって冷却されて液体に凝縮される。ここ
で、混合媒体タービン１７からの排気は、低沸点成分濃
度が極めて低い混合媒体と混合吸収されて低沸点成分の
質量分率が０．３程度に低下しているので、復液器１９
の内部圧力は１００ｋＰａ程度、すなわち大気圧程度に
維持することができる。

【００５７】そして、混合媒体タービン１７の入口部に
おける蒸気条件を、上述したように温度１９０℃、圧力
１０ＭＰａとすることによって、混合媒体タービン１７
の熱落差を極めて大きくすることが可能となる。

【００５８】復液器１９において凝縮されて液体となっ
た混合媒体（第１復液）は、中圧ポンプ２３によって１
ＭＰａ程度の中圧まで昇圧され、配管２４及び配管４０
を経由して、第１及び第２復液加熱器２５、２２の熱交
換部２９、３３にそれぞれ流入する。

【００５９】第１復液加熱器２５内の熱交換部２９に流
入した第１復液の一方の分流は、中圧分離器２７から配
管２８を経由して送り込まれた高温の混合媒体の蒸気と
熱交換し、これによって第１復液が昇温されると共に、
高温の混合媒体が蒸気から液体へと凝縮される。一方、
第２復液加熱器２２においては、中圧分離器２７から配
管３２を経由して送り込まれた高温の混合媒体の液体に
よって、熱交換部３３内を流れている第１復液の他方の
分流が加熱される。

【００６０】第１及び第２復液加熱器２５、２２を通過
して昇温された第１復液の各分流は、互いに合流した後
に混合器４３に流入し、この混合器４３において、高圧
分離器１５からの高温の液体状の混合媒体の減圧された
ものと混合されてさらに加熱され、二相流中の気相部を
形成する蒸気の割合が高められる。

【００６１】混合器４３においてさらに昇温された二相
流の混合媒体は、配管２６を経由して中圧分離器２７に
流入する。中圧分離器２７は、その温度が１３５℃程度
に維持されていて、その内部の混合媒体は液相部と気相
部とに蒸留分離されている。そして、気相部を形成する
蒸気における低沸点成分の質量分率は０．７３程度であ
り、液相部を形成する液体における低沸点成分の質量分
率は０．１６程度である。

【００６２】中圧分離器２７で蒸留分離された蒸気は、
配管２８を経由して第１復液加熱器２５に流入し、熱交
換部２９内を流れる第１復液との熱交換によって４０℃
程度まで冷却され、液体に凝縮されて復液（第２復液）
となる。そして、第１復液加熱器２５内の第２復液は高
圧ポンプ３１によって１０ＭＰａを超える圧力まで昇圧
され、配管３０を経由して復水器６に送られる。

【００６３】復水器６に送られた第２復液は、復水器６
の熱交換部１３内を流れる高圧蒸気タービン３からの排
気との間で熱交換を行なって１９０℃程度まで加熱され
る。加熱された第２復液は沸騰して二相流となり、配管
１４を経由して高圧分離器１５に還流される。

【００６４】以上述べたように本実施形態による混合媒
体サイクル発電プラントによれば、水蒸気系及び混合媒
体系の２系統にて発電を行い、混合媒体として水よりも
沸点の低い成分を含むものを使用し、しかも高圧分離器
１５及び中圧分離器２７を設けて混合媒体タービン１７
の前後で混合媒体中の低沸点成分の濃度（存在比）を増
減させることによって、混合媒体タービン１７の入口部
の蒸気条件を最適化できると共に十分なタービン背圧を
確保することができるので、混合媒体の蒸気による混合
媒体タービン１７の駆動力が増大し、一般のランキンサ
イクルに比して熱効率を大幅に向上させることができ
る。

【００６５】しかも、本実施形態においては、高圧及び
中圧の二段の分離器１５、２７を設けたので、混合媒体
タービン１７の前後における低沸点成分の濃度差を大き
くすることが可能である。このため、混合媒体タービン
１７の入口部の蒸気温度を１９０℃として、復液器１９
の熱交換部２０内を流れる冷却媒体に通常温度の海水を
使用した場合、混合媒体系のみの熱効率を３４％程度ま
で高めることが可能であり、水蒸気系を含めた発電プラ
ント全体としては、４１％程度の熱効率を達成すること
ができる。

【００６６】したがって、例えば従来のＢＷＲ（熱効率
３３％程度）に本実施形態を適用した場合、現行の１１
０万ｋＷ級発電所において１３５万ｋＷ級の発電を行う
ことが可能となる。

【００６７】さらに、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントによれば、混合媒体タービン１７の背圧
を大気圧付近又はそれ以上とすることが可能であり、こ
のため混合媒体タービン１７の膨張段を小さくしてター
ビンの小型化を図ることができると共に、復液器１９の
高真空対策が不要となって製造コストの削減を図ること
ができる。

【００６８】また、混合媒体タービン１７は、従来のＢ
ＷＲの低圧蒸気タービンのように背翼に湿分を除去する
溝を設けたり、タービンケーシングから湿分を効率よく
排除するための構造を設けたり、高価なクロモリ鋼から
なる湿分排出用の配管を設けたりする必要がないために
製造コストをさらに低減することができる。

【００６９】また、復水器６についても、復液器１９と
同様に大気圧付近又はそれ以上とすることができるの
で、その高真空対策が不要となって製造コストを大幅に
削減することができる。

【００７０】また、原子炉１の冷却材には従来と同様に
水（軽水）を使用して、水蒸気系において発電を行い、
水蒸気系と分離された混合媒体系において混合媒体を使
用して発電を行うようにしたので、混合媒体が放射線に
よって分解することがなく、放射線分解による有害物質
（腐食性物質）の発生等の問題が起こらない。

【００７１】なお、上述した第１実施形態及び後述する
各実施形態は原子炉１を熱源とした発電プラントである
が、本発明の適用範囲はこれに限られるものではなく、
ガス冷却高温炉、化石燃料燃焼発電プラントにおいてガ
スタービン、蒸気タービンの温度カスケードを形成した
２００℃以下の熱源に対しても適用できる。

【００７２】第２実施形態 次に、本発明の第２実施形態による混合媒体サイクル発
電プラントについて、図２乃至図５を参照して説明す
る。なお、本実施形態は上述した第１実施形態の構成の
一部を変更したものであり、第１実施形態と同一部材に
は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００７３】本実施形態による混合媒体サイクル発電プ
ラントは、上述した第１実施形態と同様、水蒸気を利用
して発電を行う水蒸気系と、混合媒体を利用して発電を
行う混合媒体系とを備えている。

【００７４】図２は、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントのエジェクター式吸収器（第２混合手
段）４６を示した縦断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ
線矢視図である。このエジェクター式吸収器４６は、図
１に示した第１実施形態における吸収器（第２混合手
段）３７に相当するものである。

【００７５】図２及び図３に示したようにエジェクター
式吸収器４６には、複数のエジェクター８８が三角配列
にて組み込まれており、第１の入口部８９より混合媒体
タービン１７の排気９４が流入し、第２の入口部９１よ
り、後述するＢＷＲ式中圧分離器６２（図４及び図５参
照）からの液体状の混合媒体９６が流入するように構成
されている。

【００７６】また、エジェクター式吸収器４６の海水用
入口部９２より海水９７が流入し、エジェクター式吸収
器４６の内部を冷却して昇温した海水９８が海水用出口
部９３より流出するように構成されている。さらに、混
合媒体タービン１７の排気９４が吸収された混合媒体９
５は出口部９０より流出するように構成され、また、エ
ジェクター８８の出口空間と入口空間とが循環管（通気
管）９９によって連通されている。

【００７７】図４は、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントのＢＷＲ式中圧分離器６２を示した縦断
面図であり、このＢＷＲ式中圧分離器６２は、図１に示
した第１実施形態における第２復水加熱器（第２復水加
熱手段）２２、熱交換部（復液冷却手段）３３、中圧分
離器（中圧分離手段）２７、混合器（第１混合手段）４
３のそれぞれの機能をすべて備えている。

【００７８】図４に示したようにＢＷＲ式中圧分離器６
２は、複数のエジェクター４５ａが三角配列で構成され
たエジェクター式混合器（第１混合手段）４５を有し、
入口部１００より、高圧分離器（高圧分離手段）１５か
らの減圧された混合媒体１０５が流入する構成である。

【００７９】ＢＷＲ式中圧分離器６２の本体容器６２ａ
の内部にはシュラウド１０３が設けられており、エジェ
クター式混合器４５を流出した混合媒体はシュラウド１
０３の内側を上昇し、本体容器６２ａ内の液面で蒸発し
た分離蒸気１０７は出口部１０２より流出する。一方、
分離液１０６はシュラウド１０３の外側を下降し、出口
部１０１より流出するものと、孔１０４よりエジェクタ
ー式混合器４５に流入するものとに分かれる。

【００８０】炉心シュラウド１０３の外周には熱交換部
（復液冷却手段）３３が巻装されており、この熱交換部
３３の内部には第１復液の分流１０８が流れている。し
たがって、分離液１０６はシュラウド１０３の外側を下
降する際に熱交換部３３によって冷却される。

【００８１】熱交換部３３の出口端はエジェクター式混
合器４５の入口側に接続されており、熱交換部３３内で
加熱された第１復液の分流１０８は、エジェクター式混
合器４５において、高圧分離器１５からの減圧された混
合媒体１０５と混合される。

【００８２】また、エジェクター４５ａの出口動圧を用
いて、ＢＷＲ式中圧分離器６２の内部で混合媒体の循環
流を形成し、形成された循環流がエジェクター４５ａに
吸収されるように構成されている。

【００８３】図５は、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントの一部を省略した系統図であり、この図
においては図１に示した水蒸気系の一部が省略されてい
る。図５に示したように混合媒体タービン１７の出口側
は、排気配管１８を介してエジェクター式吸収器４６の
入口側に接続されている。エジェクター式吸収器４６の
出口側は復液器（第１復液手段）１９の入口側に接続さ
れている。

【００８４】中圧ポンプ２３の出口側は、配管２４、４
０を介して、第１復液加熱器（第１復液加熱手段）２５
の熱交換部（第２復液手段）２９の入口側、ＢＷＲ式中
圧分離器６２の熱交換部３３の入口側にそれぞれ接続さ
れている。熱交換部３３の出口側は、エジェクター式混
合器４５の入口側に接続されている。第１復液加熱器２
５内の熱交換部２９の出口側は、配管４２を介してＢＷ
Ｒ式中圧分離器６２のエジェクター式混合器４５の入口
側に接続されている。

【００８５】また、高圧分離器１５で凝縮した混合媒体
を送るための配管３６がＢＷＲ式中圧分離器６２のエジ
ェクター式混合器４５の入口側に接続されており、配管
３６の途中には減圧弁１３９が設けられている。

【００８６】ＢＷＲ式中圧分離器６２のシュラウド１０
３の外側の下部には、凝縮した混合媒体をエジェクター
式吸収器４６に送るための配管３４の一端が接続され、
この配管３４の他端はエジェクター式吸収器４６の入口
側に接続され、配管３４の途中には減圧弁３５が設けら
れている。

【００８７】次に、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの作用について説明する。なお、上述した
第１実施形態と同様の作用については説明を省略する。

【００８８】混合媒体タービン１７において仕事を終え
た混合媒体の排気は、排気配管１８を経由してエジェク
ター式吸収器４６に送られ、このエジェクター式吸収器
４６において、配管３４、減圧弁３５を経由して送り込
まれた低沸点成分の濃度が極めて低い、例えば質量分率
０．１６程度の混合媒体と混合吸収される。

【００８９】すると、混合前（タービン入口条件）にお
いては０．８５程度であった低沸点成分の質量分率が、
混合後は０．３程度まで低下する。ここで、混合媒体タ
ービン１７からの排気を混合吸収する混合媒体は、ＢＷ
Ｒ式中圧分離器６２において蒸留分離された液相部の混
合媒体を熱交換部３３で冷却し、配管３４及び減圧弁３
５を経由して圧力調整したものである。

【００９０】復液器１９において凝縮されて液体となっ
た混合媒体（第１復液）は、中圧ポンプ２３によって１
ＭＰａ程度の中圧まで昇圧され、分流された後、配管４
０、２４を経由してＢＷＲ式中圧分離器６２の熱交換部
３３、及び第１復液加熱器２５の熱交換部２９にそれぞ
れ流入する。

【００９１】第１復液加熱器２５の熱交換部２９に流入
した第１復液の分流は、ＢＷＲ式中圧分離器６２から配
管２８を経由して送り込まれた高温の混合媒体の蒸気と
熱交換し、この蒸気を冷却して凝縮させる。熱交換部２
９、３３を通過して昇温された第１復液の各分流はＢＷ
Ｒ式中圧分離器６２のエジェクター式混合器４５の入口
に流入し、一方、高圧分離器１５からの高温の液体状の
混合媒体を減圧弁１３９にて減圧したものがエジェクタ
ー式混合器４５の別の入口に流入して混合される。

【００９２】そして、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントによれば、上述した第１実施形態と同様
な効果が得られると共に、さらに下記の効果を得ること
ができる。

【００９３】すなわち、本実施形態による混合媒体サイ
クル発電プラントにおいては、図１に示した第１実施形
態における第２復水加熱器（第２復水加熱手段）２２、
熱交換部（復液冷却手段）３３、中圧分離器（中圧分離
手段）２７、混合器（第１混合手段）４３のそれぞれの
機能をすべて備えたＢＷＲ式中圧分離器６２を設け、高
圧分離器１５からの分離液と第１復液との混合及び分離
をこのＢＷＲ式中圧分離器６２にて行うようにしたの
で、混合器と分離器との間の配管が不要となり、さら
に、エジェクター式混合器４５の動圧を用いてＢＷＲ式
中圧分離器６２内に循環流を発生させることにより、気
相部を形成する低沸点成分の蒸発を促進することがで
き、性能の向上と設備経費の削減を達成することができ
る。

【００９４】また、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントによれば、復液器１９の上流側にエジェク
ター式吸収器４６を設け、ＢＷＲ式中圧分離器６２で分
離され、冷却された混合媒体液と混合媒体タービン１７
からの排気とをエジェクター式吸収器４６で混合吸収す
るようにしたので、必要な機器の大きさをコンパクトに
することができ、設備経費の削減を図ることができる。

【００９５】第３実施形態 次に、本発明の第３実施形態による混合媒体サイクル発
電プラントについて、図６を参照して説明する。なお、
本実施形態は上述した第１又は第２実施形態の構成の一
部を変更したものであり、上記各実施形態と同一部材に
は同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００９６】図６は本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの一部を省略した系統図であり、この図に
おいては図１に示した水蒸気系の一部が省略されてい
る。

【００９７】上述した第１実施形態においては、図１に
示したように復液器（第１復液手段）１９からの第１復
液の一方の分流は、第１復液加熱器（第１復液加熱手
段）２５内の熱交換部（第２復液手段）２９、混合器
（第１混合手段）４３、及び中圧分離器（中圧分離手
段）２７を経由するように構成されているが、本実施形
態においては、図６に示したように追加の復液器（第２
復液手段）１５０を設置して、第１復液の一方の分流を
追加の復液器１５０に流入させて冷却・凝縮し、生成さ
れた復液を復水器６へ直接送るように構成されている。

【００９８】追加の復液器１５０の内部には熱交換部４
８が設けられており、この熱交換部４８の内部には系外
からの冷却媒体である海水が流れている。中圧ポンプ２
３の出口側は、配管４０、２４を介して、復液加熱器
（復液加熱手段）２２内の熱交換部（復液冷却手段）３
３の入口側及び追加の復液器１５０の入口側にそれぞれ
接続されている。

【００９９】中圧分離器２７の上部には、蒸発した混合
媒体を追加の復液器１５０に送るための配管２８の一端
が接続され、配管２８の他端は追加の復液器１５０に接
続されている。

【０１００】次に、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの作用について説明する。なお、上述した
各実施形態と同様の作用については説明を省略する。

【０１０１】復液器１９において凝縮されて液体となっ
た混合媒体（第１復液）は、中圧ポンプ２３によって１
ＭＰａ程度の中圧まで昇圧された後に分流され、第１復
液の一方の分流は第２復液加熱器２２内の熱交換部３３
に流入し、第１復液の他方の分流は追加の復液器１５０
に流入する。

【０１０２】追加の復液器１５０内に流入した第１復液
の他方の分流は、中圧分離器２７から配管２８を経由し
て送り込まれた高温の混合媒体の蒸気と混合され、海水
３９が流れる熱交換部４８で熱交換して冷却されて凝縮
・復液される。このようにして４０℃程度の第２復液が
生成され、この第２復液は配管３０を介して復水器６へ
送られる。

【０１０３】そして、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントによれば、上述した各実施形態と同様な
効果が得られると共に、さらに下記の効果を得ることが
できる。

【０１０４】すなわち、追加の復液器１５０において、
中圧分離器２７で蒸留分離された蒸気と復液器１９で生
成された低温の第１復液の分流とを混合し、海水で冷却
して復液させるようにしたので、追加の復液器１５０の
熱交換部４８として小型のものを使用することができ、
設備経費の削減を図ることができる。

【０１０５】第４実施形態 次に、本発明の第４実施形態による混合媒体サイクル発
電プラントについて、図７を参照して説明する。なお、
本実施形態は上述した第１乃至第３実施形態の構成の一
部を変更したものであり、以下では、上記各実施形態と
同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【０１０６】図７は本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの一部を省略した系統図であり、この図に
おいては図１に示した水蒸気系の一部が省略されてい
る。なお、図７は図１に示した第１実施形態の構成の一
部を変更した場合を示しているが、図５又は図６に示し
た第２又は第３実施形態の構成の一部を同様に変更して
各実施形態を構成することができる。

【０１０７】図７に示したように高圧分離器（高圧分離
手段）１５と減圧弁（減圧手段）１３９とを連結する配
管３６の途中から分岐配管５０が延設されており、この
分岐配管５０の出口端は高圧ポンプ（第２復液輸送手
段）３１の上流側の配管３０の途中に接続されており、
配管３０と分岐配管５０との合流部分には混合器５１が
設けられている。また、本実施形態においては、配管４
１と配管４２との合流部分にも混合器４３が設置されて
いる。

【０１０８】図８は、本実施形態の一変形例として、図
６に示した第３実施形態の構成の一部を変更した場合の
系統図であり、図７に示した混合器５１に代えてエジェ
クター式混合器５２が設けられている。

【０１０９】そして、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントにおいては、高圧分離器１５からの高温
の液体状の混合媒体が、混合器５１又はエジェクター式
混合器５２において第２復液と混合された後に復水器６
に送られる。なお、その他の作用は上記第１実施形態と
同様であるので説明を省略する。

【０１１０】以上述べたように本実施形態による混合媒
体サイクル発電プラントによれば、上記各実施形態と同
様の効果が得られると共に、高圧分離器１５で蒸留分離
された高温の液体状の混合媒体のうち、中圧分離器（中
圧分離手段）２７での蒸留分離に必要な熱供給を行う分
の混合媒体を中圧分離器２７に流すと共に、高圧分離器
１５からの高温の液体状の混合媒体の残りを復水器６に
直接戻すようにしたので、中圧ポンプ（第１復液輸送手
段）２３に必要な最大吐出流量及び復液器（第１復液手
段）１９の熱交換部２０に流す海水３９の必要流量を少
なくすることができ、復液器１９、第２復液加熱器（第
２復液加熱手段）２２、中圧ポンプ２３、第１復液加熱
器（第１復液加熱手段）２５、配管系等の設備経費を削
減することができ、また、運用経費も削減することがで
きる。

【０１１１】第５実施形態 次に、本発明の第５実施形態による混合媒体サイクル発
電プラントについて、図９を参照して説明する。なお、
本実施形態は上述した第１乃至第４実施形態の構成の一
部を変更したものであり、以下では、上記各実施形態と
同一部材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【０１１２】図９は本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの一部を省略した系統図であり、この図に
おいては図１に示した水蒸気系の一部が省略されてい
る。なお、図９は図１に示した第１実施形態の構成の一
部を変更した場合を示しているが、図５、図６、図７又
は図８に示した第２乃至第４実施形態の構成の一部を同
様に変更して各実施形態を構成することができる。

【０１１３】図９に示したように本実施形態による混合
媒体サイクル発電プラントは、高圧分離器（高圧分離手
段）１５と高圧ポンプ（第２復液輸送手段）３１の上流
側の配管３０とが還流配管５４によって連結されてお
り、配管３０と還流配管５４との合流部分には混合器５
１が設けられている。

【０１１４】還流配管５４の途中には、中圧分離器（中
圧分離手段）２７の上流側で第１復液を加熱するための
還流側熱交換部５５を有する熱交換器５３が設けられて
いる。また、熱交換部（第２復液手段）２９からの配管
４２と、熱交換部（復液冷却手段）３３からの配管４１
とが混合器（第１混合手段）４３を介して合流され、こ
の混合器４３の出口側と熱交換器５３の入口側とが配管
５６によって連結されている。さらに、熱交換器５３の
出口側と中圧分離器２７の入口側とが配管２６によって
連結されている。

【０１１５】そして、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントにおいては、高圧分離器１５で分離され
た液体状の混合媒体は、中圧分離器２７に送られること
なく、還流配管５４を介して高圧ポンプ３１の上流側に
合流され、混合器５１にて第２復液と混合された後に復
水器６への流入する。

【０１１６】また、熱交換部２９、３３にて加熱された
第１復液は、中圧分離器２７の上流側で還流側熱交換部
５５によってさらに加熱され、二相流中の気相部を形成
する蒸気の割合が高められた後、中圧分離器２７に流入
する。

【０１１７】以上述べたように本実施形態による混合媒
体サイクル発電プラントによれば、上記各実施形態と同
様の効果が得られると共に、高圧分離器１５で蒸留分離
された高温の液体状の混合媒体と熱交換部２９、３３に
て加熱された第１復液とを中圧分離器２７の上流側で熱
交換させて、この熱交換によって中圧分離器７での第１
復液の蒸留分離に必要なだけの熱供給を行い、大部分の
熱が残った高圧分離器１５からの液体状の混合媒体を復
水器６に戻すようにしたので、中圧ポンプ（第１復液輸
送手段）２３に必要な最大吐出流量、及び復液器（第１
復液手段）１９の熱交換部２０を流す海水３９の必要流
量を少なくすることができ、復液器１９、第２復液加熱
器（第２復液加熱手段）２２、中圧ポンプ２３、第１復
液加熱器（第１復液加熱手段）２５、配管系等の設備経
費を削減することができ、また、運用経費も削減するこ
とができる。

【０１１８】変形例 本実施形態の一変形例としては、還流側熱交換部５５を
中圧分離器（中圧分離手段）２７の中に設置することが
できる。

【０１１９】図１０は、図５に示した第２実施形態にこ
の変形例を適用した例を示しており、図１０に示したよ
うにＢＷＲ式中圧分離器６２の内部に還流側熱交換部５
５が設けられている。さらに、この変形例では、図９に
示した混合器５１に代えてエジェクター式混合器５２が
設けられている。

【０１２０】図１１は本変形例のＢＷＲ式中圧分離器６
２を拡大して示した縦断面図である。高圧分離器１５か
らの液体状の混合媒体１０９が入口部１０９より還流側
熱交換部５５に流入し、熱交換を行った混合媒体１１０
は出口部１１２より流出する。

【０１２１】第６実施形態 次に、本発明の第６実施形態による混合媒体サイクル発
電プラントについて、図１２を参照して説明する。な
お、本実施形態は上述した第１乃至第５実施形態の構成
の一部を変更したものであり、上記各実施形態と同一部
材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【０１２２】図１２は本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントの一部を省略した系統図であり、この図
においては図１に示した水蒸気系の一部が省略されてい
る。上述した第１実施形態においては、図１に示したよ
うに復水器６と高圧分離器（高圧分離手段）１５とを配
管１４にて連結するように構成されているが、本実施形
態においては、復水器と高圧分離器とを一体化してＢＷ
Ｒ式復水・蒸発器５７が構成されている。

【０１２３】つまり、このＢＷＲ式復水・蒸発器５７
は、高圧蒸気タービン３（図１参照）からの排気と液体
状の混合媒体との間で熱交換を行なって、高圧蒸気ター
ビン３からの排気を凝縮させて復水を生成すると共に、
液体状の混合媒体を蒸発させて気体状の混合媒体を生成
するものである。

【０１２４】ＢＷＲ式復水・蒸発器５７の出口側は配管
１６を介して混合媒体タービン１７の入口側に接続され
ている。また、ＢＷＲ式復水・蒸発器５７の入口側には
エジェクター式混合器５８が組み込まれている。

【０１２５】また、上述した第１実施形態においては図
１に示したように高圧分離器１５と中圧分離器（中圧分
離手段）２７との間を配管３６、２６にて連結すると共
に、これらの配管３６、２６の途中に減圧弁（減圧手
段）１３９及び混合器（第１混合手段）４３を設けてい
るが、本実施形態においては、配管３６及び減圧弁１３
９を削除すると共に、混合器４３と中圧分離器２７とを
連結する配管２６の途中に、第３復液加熱器（第３復液
加熱手段）５９を設けている。

【０１２６】第３復液加熱器５９の内部には熱交換部６
０が設けられ、この熱交換部６０の内部にはＢＷＲ式復
水・蒸発器５７からの高温の液体状の混合媒体６１が流
れている。

【０１２７】図１３は、本実施形態のＢＷＲ式復水・蒸
発器５７を拡大して示した縦断面図である。図１３に示
したようにＢＷＲ式復水・蒸発器５７の内部には循環流
を形成するためのシュラウド１１３が設けられており、
シュラウド１１３の外側には円周方向に複数のエジェク
ター式混合器５８が配設され、シュラウド１１３の内側
には逆Ｕ字型熱交換部１３が設けられている。

【０１２８】高圧ポンプ（第２復液輸送手段）３１（図
１２参照）にて昇圧された液体状の混合媒体１１４が入
口部１１５よりエジェクター式混合器５８に流入し、シ
ュラウド１１３の外側の混合媒体を吸引しながら混合さ
せ、シュラウド１１３の孔１１６よりシュラウド１１３
の内側に流入し、逆Ｕ字型熱交換部１３の外側を通って
シュラウド１１３の内側を上昇する。そして、分離蒸気
１１８は出口部１１７より流出し、混合媒体液はシュラ
ウド１１３の外側を下降して、一部の混合媒体液１１９
は出口部１２０より流出し、熱交換を行った混合媒体液
１２１が入口部１２２よりエジェクター式混合器５８の
入口部に流入する。

【０１２９】一方、高圧蒸気タービン３（図１２参照）
からの排気１２３がＢＷＲ式復水・蒸発器５７の入口部
１２４より逆Ｕ字型熱交換部１３の内部に流入し、逆Ｕ
字型熱交換部１３の外側を流れる混合媒体液との間で熱
交換を行って復水１２５となり、出口部１２６より流出
する。

【０１３０】図１４はＢＷＲ式復水・蒸発器５７の一変
形例を示した縦断面図であり、熱交換部１３を逆Ｕ字型
から逆Ｊ字型に変更したものである。

【０１３１】図１５はＢＷＲ式復水・蒸発器５７の他の
変形例を示した縦断面図であり、熱交換部１３をコの字
型に変更したものである。この変形例においては、エジ
ェクター式混合器５８は入口室１５１を備えており、シ
ュラウド１１３の外側を下降した混合媒体液は孔１２８
から入口室１５１に流入し、また、熱交換を行った混合
媒体液１２１も入口部１２２から入口室１５１に流入す
る。

【０１３２】次に、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの作用について説明する。なお、上述した
各実施形態と同様の作用については説明を一部省略す
る。

【０１３３】高圧蒸気タービン３からの排気は排気管５
を経由してＢＷＲ式復水・蒸発器５７の熱交換部１３に
送られ、この熱交換部１３において混合媒体にて冷却さ
れて復水となる。ここで、熱交換部１３の内部圧力は、
上述した第１実施形態と同様に大気圧付近又はそれ以上
とすることができる。

【０１３４】一方、ＢＷＲ式復水・蒸発器５７において
高圧蒸気タービン３からの排気によって加熱された混合
媒体は、１９０℃程度にまで昇温し、液体からなる液相
部と、湿分が分離された過熱蒸気からなる気相部とに蒸
留分離され、気相部を形成する混合媒体の過熱蒸気は、
その低沸点成分の濃度（存在比）が高められていて、例
えば低沸点成分の質量分率は０．８５程度である。

【０１３５】第１復液加熱器（第１復液加熱手段）２５
の熱交換部２９及び第２復液加熱器（第１復液加熱手
段）２２の熱交換部３３にて昇温された第１復液は、配
管４１、４２及び混合器４３を経由して第３復液加熱器
５９に流入し、ＢＷＲ式復液・蒸発器５７からの高温の
液体状の混合媒体が流れる熱交換部６０で熱交換してさ
らに加熱される。熱交換部６０にて加熱されて二相流中
の気相部を形成する蒸気の割合が高められた二相流の混
合媒体は、配管２６を介して中圧分離器２７に送られ
る。

【０１３６】中圧分離器２７にて分離された気体状の混
合媒体は、配管２８を経由して第１復液加熱器２５に送
られ、冷却・凝縮されて第２復液となり、高圧ポンプ３
１にて１０ＭＰａを超える圧力まで昇圧され、配管３０
を経由してＢＷＲ式復液・蒸発器５７に送られ、エジェ
クター式混合器５８を通過してＢＷＲ式復液・蒸発器５
７内に循環流を形成する。

【０１３７】そして、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントによれば、上述した各実施形態と同様な
効果が得られると共に、復水器と高圧分離器とを一体化
してＢＷＲ式復水・蒸発器５７を構成するようにしたの
で、設備経費の削減を図ることができる。

【０１３８】第７実施形態 次に、本発明の第７実施形態による混合媒体サイクル発
電プラントについて図１６を参照して説明する。なお、
本実施形態は上述した第１乃至第６実施形態の構成の一
部を変更したのものであり、上記各実施形態と同一部材
には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【０１３９】図１６は、本実施形態による混合媒体サイ
クル発電プラントの一部を省略した系統図であり、この
図においては図１に示した水蒸気系の一部が省略されて
いる。図１６に示したように混合媒体タービン１７の出
口側は、排気配管１８を介してエジェクター式吸収器４
６の入口側に接続されている。エジェクター式吸収器４
６の出口側は復液器（第１復液手段）１９の入口側に接
続されている。

【０１４０】中圧ポンプ（第１復液輸送手段）２３の出
口側は、配管２４、４０を介して、第１復液加熱器（第
１復液加熱手段）２５の熱交換部（第２復液手段）２９
の入口側、ＢＷＲ式中圧分離器６２の熱交換部３３の入
口側にそれぞれ接続されている。熱交換部３３の出口側
は、エジェクター式混合器４５の入口側に接続されてい
る。第１復液加熱器２５内の熱交換部２９の出口側は、
配管４２を介してＢＷＲ式中圧分離器６２のエジェクタ
ー式混合器４５の入口側に接続されている。

【０１４１】また、ＢＷＲ式中圧分離器６２のシュラウ
ド１０３の外側を流れる混合媒体の下降流の一部は、配
管３４及び減圧弁３５を通ってエジェクター式吸収器４
６の入口側に送られるようになっている。

【０１４２】ＢＷＲ式中圧分離器６２の内部には還流側
熱交換部６０が設けられており、この還流側熱交換部６
０の入口側とＢＷＲ式復水・蒸発器５７のシュラウド１
１３の外側部分とが配管１５２にて連結されており、還
流側熱交換部６０の出口側とＢＷＲ式復水・蒸発器５７
のエジェクター式混合器５８の入口側とが配管１５３に
て連結されている。

【０１４３】次に、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの作用について説明する。なお、上述した
各実施形態と同様の作用については説明を省略する。

【０１４４】混合媒体タービン１７において仕事を終え
た混合媒体の排気は、排気配管１８を経由してエジェク
ター式吸収器４６に送られ、このエジェクター式吸収器
４６において、配管３４、減圧弁３５を経由して送り込
まれた低沸点成分の濃度が極めて低い、例えば質量分率
０．１６程度の混合媒体と混合吸収される。

【０１４５】すると、混合前（タービン入口条件）にお
いては０．８５程度であった低沸点成分の質量分率が、
混合後は０．３程度まで低下する。ここで、混合媒体タ
ービン１７からの排気を混合吸収する混合媒体は、ＢＷ
Ｒ式中圧分離器６２において蒸留分離された液相部の混
合媒体を熱交換部３３で冷却し、配管３４及び減圧弁３
５を経由して圧力調整したものである。

【０１４６】復液器１９において凝縮されて液体となっ
た混合媒体（第１復液）は、中圧ポンプ２３によって１
ＭＰａ程度の中圧まで昇圧され、分流された後、配管４
０、２４を経由してＢＷＲ式中圧分離器６２内の熱交換
部３３、及び第１復液加熱器２５の熱交換部２９にそれ
ぞれ流入する。

【０１４７】第１復液加熱器２５の熱交換部２９に流入
した第１復液の分流は、ＢＷＲ式中圧分離器６２から配
管２８を経由して送り込まれた高温の混合媒体の蒸気と
熱交換し、この蒸気を冷却して凝縮させる。熱交換部２
９、３３を通過して昇温された第１復液の各分流はＢＷ
Ｒ式中圧分離器６２のエジェクター式混合器４５の入口
側に流入して混合される。

【０１４８】また、ＢＷＲ式復水・蒸発器５７内で加熱
されて高温となった液体状の混合媒体は、配管１５２を
経由して還流側熱交換部６０の入口側に送られ、ＢＷＲ
式中圧分離器６２内の混合媒体と熱交換を行なって冷却
された後、配管１５３を経由して、ＢＷＲ式復水・蒸発
器５７のエジェクター式混合器５８の入口側に送られ
る。

【０１４９】一方、還流側熱交換部６０によってＢＷＲ
式中圧分離器６２内の混合媒体の温度が１３５℃程度に
維持されると共に、エジェクター式混合器４５より流入
する混合媒体の動圧で循環流が形成され、液相部と気相
部とに蒸留分離される。

【０１５０】そして、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントによれば、上述した各実施形態と同様な
効果が得られると共に、さらに下記の効果を得ることが
できる。

【０１５１】すなわち、本実施形態による混合媒体サイ
クル発電プラントにおいては、図１に示した第１実施形
態における第２復水加熱器（第２復水加熱手段）２２、
熱交換部（復液冷却手段）３３、中圧分離器（中圧分離
手段）２７、混合器（第１混合手段）４３のそれぞれの
機能をすべて備えたＢＷＲ式中圧分離器６２を設け、さ
らに、ＢＷＲ式中圧分離器６２の内部に、ＢＷＲ式復水
・蒸発器５７内の高温の混合媒体との間で熱交換を行う
ための熱交換部６０を設けたので、混合器と分離器との
間の配管が不要となり、さらに、エジェクター式混合器
４５の動圧を用いてＢＷＲ式中圧分離器６２内に循環流
を発生させることにより、気相部を形成する低沸点成分
の蒸発を促進することができ、性能の向上と設備経費の
削減を行うことができる。

【０１５２】また、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントによれば、復液器１９の上流側にエジェク
ター式吸収器４６を設け、ＢＷＲ式中圧分離器６２で分
離され、冷却された混合媒体液と混合媒体タービン１７
からの排気とをエジェクター式吸収器４６で混合吸収す
るようにしたので、必要な機器の大きさをコンパクトに
することができ、設備経費の削減を図ることができる。

【０１５３】第８実施形態 次に、本発明の第８実施形態による混合媒体サイクル発
電プラントについて図１７を参照して説明する。なお、
本実施形態は上述した第１乃至第７実施形態に対して構
成を一部追加したものであり、上記各実施形態と同一部
材には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【０１５４】図１７に示したように本実施形態による混
合媒体サイクル発電プラントは、混合媒体タービン１７
の出口側と吸収器（第２混合手段）３７とを連結する配
管の途中にタービン排気利用復液加熱器（タービン排気
利用復液加熱手段）１２９が設置されている。このター
ビン排気利用復液加熱器１２９の内分は熱交換部１３４
が設けられており、この熱交換部１３４の入口側には、
第２復液加熱器（第２復液加熱手段）２２の手前の配管
４０から分岐した配管１３０が接続されている。

【０１５５】また、本実施形態は、タービン排気利用復
液加熱器１２９で加熱された第１復液を液体と気体とに
分離する追加の中圧分離器（追加の中圧分離手段）１３
１を有し、この追加の中圧分離器１３１は配管１３５に
よって熱交換部１３４の出口側に連結されている。追加
の中圧分離器１３１の下部と減圧弁３５の下流側の配管
３４とが配管１３７で連結されており、配管１３７の途
中には減圧弁１３６が設置されている。追加の中圧分離
器１３１の上部には、中圧分離器（中圧分離手段）２７
と第１復液加熱器（第１復液加熱手段）２５との間を連
結する配管２８の途中から分岐した配管１３８が接続さ
れている。

【０１５６】さらに、本実施形態は、熱交換部２９と混
合器（第１混合手段）４３とを連結する配管４２の途中
から配管１３３が分岐しており、この配管１３３は第１
復液加熱器２５と復液器６とを連結する配管３０の途中
に接続されている。

【０１５７】次に、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの作用について説明する。なお、上述した
各実施形態と同様の作用については説明を省略する。

【０１５８】配管１３０を経由してタービン排気利用復
液加熱器１２９の熱交換部１３４に流入した第１復液の
分流は、混合媒体タービン１７の排気によって加熱され
て二相流となった後、配管１３５を経由して追加の中圧
分離器１３１に流入し、液体と気体とに蒸留分離され
る。

【０１５９】追加の中圧分離器１３１にて生成された液
体状の混合媒体は、配管１３７を経由して減圧弁１３６
にて減圧された後に吸収器３７に流入する。一方、追加
の中圧分離器１３１にて生成された気体状の混合媒体
は、配管１３８を経由して第１復液加熱器２５に流入す
る。

【０１６０】また、第１復液加熱器２５及び第２復液加
熱器２２にて加熱された第１復液の一部は、配管１３３
を経由して第１復液加熱器２５の出口側の配管３０に合
流し、高圧ポンプ３１によって復水器６に送られる。

【０１６１】そして、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントによれば、上述した各実施形態と同様な
効果が得られると共に、混合媒体タービン１７からの排
気蒸気の熱は、タービン排気利用復液加熱器１２９にて
第１復液の一部に有効に回収され、この熱によって追加
の中圧分離器１３１にて低沸点成分の少ない液を生成
し、生成した混合媒体液を吸収器３７にて混合媒体ター
ビン１７の排気に混合することができるので、復液器
（第１復液手段）１９における凝縮圧力をさらに一層低
下させて混合媒体タービン１７の出力をさらに増大させ
ることができる。

【０１６２】また、配管１３３を介して第１復液の一部
を第２復液に合流させるようにしたので、混合媒体ター
ビン１７に流入する蒸気流量を増大させ、また、高圧分
離器１５で分離した混合媒体液から中圧分離器２７にて
生成する低沸点成分の少ない混合媒体液の流量を増大さ
せ、中圧ポンプ２３で循環させる混合媒体液の流量を少
なくして所要動力を低減させることができる。

【０１６３】第９実施形態 次に、本発明の第９実施形態による混合媒体サイクル発
電プラントについて図１８を参照して説明する。なお、
本実施形態は上述した第１乃至第８実施形態の構成を一
部変更したものであり、上記各実施形態と同一部材には
同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【０１６４】図１８は本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントの一部を省略した系統図であり、この図
においては図１に示した水蒸気系の一部が省略されてい
る。図１８に示したように本実施形態においては、図１
に示した第１実施形態における第１復液加熱器（第１復
液加熱手段）２５及びこれに付随する配管２４、３０、
２８、４２が削除されている。

【０１６５】そして、中圧分離器２７の上部と混合媒体
タービン１７の途中段とが配管１４３で連結されてい
る。復液加熱器（復液加熱手段）２２内の熱交換部（復
液冷却手段）３３の出口側に接続された配管４１から配
管１４２が分岐しており、この配管１４２は復水器６の
入口側に接続されている。また、配管４１は混合器（第
１混合手段）４３に接続されており、配管４１の途中に
は減圧弁１４０が設けられている。

【０１６６】次に、本実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの作用について説明する。なお、上述した
第１実施形態と同様の作用については説明を省略する。

【０１６７】中圧分離器２７で蒸留分離された混合媒体
蒸気は、配管１４３を経由して混合媒体タービン１７の
途中段に導かれ、熱エネルギーが回転エネルギーに変換
される。復液加熱器２２の熱交換部３３で加熱された復
液は分流され、一方の分流は配管４１を経由して減圧弁
１４０で減圧された後に混合器４３に流入し、高圧分離
器１５で蒸留分離されて減圧弁１３９で減圧された混合
媒体液と混合され、中圧分離器２７に流入する。また、
熱交換部３３で加熱された復液の他方の分流は、配管１
４２を経由して復水器６に送られる。

【０１６８】そして、本実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントによれば、上述した各実施形態と同様な
効果が得られると共に、中圧分離器２７で蒸留分離され
た混合媒体蒸気を混合媒体タービン１７の途中段に導く
ことにより、熱エネルギーを回転エネルギーに変換する
ことができ、高圧分離器１５で蒸留分離された混合媒体
液の熱エネルギーを回転エネルギーに変換することとな
り、熱効率の向上を図ることができる。

【０１６９】第１０実施形態 次に、本発明の第１０実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントについて説明する。

【０１７０】本実施形態は、上述した第１乃至第９実施
形態において、高圧分離器（高圧分離手段）１５から中
圧分離器（中圧分離手段）２７、さらに復液器１９につ
ながる混合媒体系を流れる混合媒体の中に、低沸点成分
の濃度（存在比）が低い混合媒体と混合媒体タービン１
７からの排気とを一様に混合させるための添加剤を添加
したことを特徴とするものである。

【０１７１】この添加剤は、液膜界面を界面攪乱により
物質拡散を容易にするものであり、例えば水・リチウム
ブロマイド混合媒体のときには、ｎ−オクタノール等を
使用することができる。

【０１７２】このように混合媒体系を流れる混合媒体の
中に、低沸点成分が希薄な混合媒体と混合媒体タービン
１７からの排気との混合を促進する添加剤を注入するこ
とによって、両者の接触混合を容易に行うことができ、
プラントの熱効率の向上を図ることができる。

【０１７３】第１１実施形態 次に、本発明の第１１実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントについて説明する。

【０１７４】本実施形態は、上述した第１乃至第１０実
施形態において、熱交換手段１３の入口部において、熱
交換手段１３に流入する混合媒体の中に、混合媒体の沸
点を上昇させる効果を有する媒体を投入して、媒体蒸発
時の圧力を高くしたことを特徴とする。このような沸点
上昇効果を有する媒体として、例えば塩類を使用するこ
とができる。

【０１７５】このように、熱交換手段１３の手前で混合
媒体中に沸点上昇効果を有する媒体を投入することによ
って、熱交換手段１３にて加熱された混合媒体が蒸発す
る際の温度を高くしてエクセルギー効率を高めることが
でき、これによって、混合媒体タービン１７での仕事量
を増加させることができる。また、沸点上昇効果のある
媒体を蒸発を行わない領域で使用してさらに出力を向上
させることができる。

【０１７６】第１２実施形態 次に、本発明の第１２実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントについて説明する。本実施形態は、上述し
た第１乃至第１１実施形態において、混合媒体としてア
ンモニアと水とを含む混合媒体を使用し、原子炉（熱
源）１として９０℃〜２００℃程度の熱源を採用すると
共に、０．７〜０．９５mol/mol のアンモニア濃度の濃
度比とすることを特徴とするものである。

【０１７７】そして、高圧分離器（高圧分離手段）１
５、中圧分離器（中圧分離手段）２７で順次分離された
混合媒体液をタービン排気と接触混合させるようにし
て、復液器（第１復液手段）１９におけるアンモニア濃
度の高い気体状の混合媒体をタービン排気に効果的に吸
収させることができ、タービン排気圧力が下がることに
よってタービン仕事量を増加させることができる。

【０１７８】

【発明の効果】以上述べたように本発明による混合媒体
サイクル発電プラントによれば、蒸気タービンを有する
水蒸気系と、混合媒体タービンを有する混合媒体系とを
設け、蒸気タービンからの排気によって混合媒体を加熱
すると共に、混合媒体タービンの前後で混合媒体中の低
沸点成分の濃度（存在比）を増減させるようにしたの
で、従来の発電プラントに比して熱効率を大幅に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの系統図。

【図２】本発明の第２実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントのエジェクター式吸収器を示した縦断面
図。

【図３】図２のＡ−Ａ線矢視図。

【図４】本発明の第２実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントのＢＷＲ式中圧分離器を示した縦断面図。

【図５】本発明の第２実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの一部省略系統図。

【図６】本発明の第３実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの一部省略系統図。

【図７】本発明の第４実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの一部省略系統図。

【図８】本発明の第４実施形態の一変形例による混合媒
体サイクル発電プラントの一部省略系統図。

【図９】本発明の第５実施形態による混合媒体サイクル
発電プラントの一部省略系統図。

【図１０】本発明の第５実施形態の一変形例による混合
媒体サイクル発電プラントの一部省略系統図。

【図１１】本発明の第５実施形態の一変形例による混合
媒体サイクル発電プラントのＢＷＲ式中圧分離器を示し
た縦断面図。

【図１２】本発明の第６実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントの一部省略系統図。

【図１３】本発明の第６実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントのＢＷＲ式復水・蒸発器を示した縦断面
図。

【図１４】本発明の第６実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントのＢＷＲ式復水・蒸発器の一変形例を示
した縦断面図。

【図１５】本発明の第６実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントのＢＷＲ式復水・蒸発器の他の変形例を
示した縦断面図。

【図１６】本発明の第７実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントの一部省略系統図。

【図１７】本発明の第８実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントの一部省略系統図。

【図１８】本発明の第９実施形態による混合媒体サイク
ル発電プラントの一部省略系統図。

【図１９】従来の発電プラントの一例である沸騰水型原
子力発電所の系統図。

【符号の説明】

１ 原子炉（熱源） ３ 蒸気タービン ６ 復水器 ９ 給水ポンプ（復水輸送手段） １３ 熱交換部（熱交換手段） １５ 高圧分離器（高圧分離手段） １７ 混合媒体タービン １９ 復液器（第１復液手段） ２２ 第２復液加熱器（第２復液加熱手段） ２３ 中圧ポンプ（第１復液輸送手段） ２５ 第１復液加熱器（第１復液加熱手段） ２７ 中圧分離器（中圧分離手段） ２９ 熱交換部（第２復液手段） ３１ 高圧ポンプ（第２復液輸送手段） ３３ 熱交換部（復液冷却手段） ３７ 吸収器（第２混合手段） ４３ 混合器（第１混合手段） ４５ エジェクター式混合器 ４５ａ、８８ エジェクター ４６ エジェクター式吸収器（第２混合手段） ５２、５８ エジェクター式混合器 ５４ 還流配管 ５５ 還流側熱交換部 ５７ 復水・蒸発器 ５９ 第３復液加熱器（第３復液加熱手段） ６２ ＢＷＲ式中圧分離器 ６２ａ ＢＷＲ式中圧分離器の本体容器 ９９ 循環管（通気管） １２９ タービン排気利用復液加熱器（タービン排気利
用復液加熱手段） １３１ 追加の中圧分離器（追加の中圧分離手段） １３９ 減圧弁（減圧手段） １５０ 追加の復液器（第２復液手段） １４０ 減圧弁（第２の減圧手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０１Ｋ 25/10 Ｆ０１Ｋ 25/10 Ｆ Ｇ２１Ｄ 5/12 ＧＤＬ Ｇ２１Ｄ 5/12 ＧＤＬ (72)発明者 廣 野 秀 治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高 柳 幹 男 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 丸 目 隆 之 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 河 野 俊 二 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水蒸気を生成するための熱源と、この熱源
   で生成された水蒸気によって駆動される蒸気タービン
   と、この蒸気タービンからの排気を凝縮させて復水を生
   成する復水器と、この復水器で生成された復水を前記熱
   源に輸送する復水輸送手段と、を有する水蒸気系と、 前記蒸気タービンからの排気と混合媒体との間で熱交換
   を行うための熱交換手段と、この熱交換手段において加
   熱された混合媒体を液体と気体とに分離する高圧分離手
   段と、この高圧分離手段で分離された気体状の混合媒体
   によって駆動される混合媒体タービンと、この混合媒体
   タービンからの排気を凝縮させて第１復液を生成する第
   １復液手段と、第１復液の一方の分流及び他方の分流を
   それぞれ加熱する第１復液加熱手段及び第２復液加熱手
   段と、前記第１復液手段で生成された第１復液を前記第
   １及び第２復液加熱手段に輸送する第１復液輸送手段
   と、前記高圧分離手段で分離された液体状の混合媒体を
   減圧するための減圧手段と、この減圧手段で減圧された
   混合媒体と前記第１及び第２復液加熱手段で加熱された
   第１復液とを混合させる第１混合手段と、この第１混合
   手段で混合された混合媒体を液体と気体とに分離する中
   圧分離手段と、前記中圧分離手段で分離された液体状の
   混合媒体を冷却するための復液冷却手段と、前記復液冷
   却手段で冷却された液体状の混合媒体と前記混合媒体タ
   ービンからの排気とを前記第１復液手段の上流側で混合
   吸収させる第２混合手段と、前記中圧分離手段で分離さ
   れた気体状の混合媒体を冷却して第２復液を生成する第
   ２復液手段と、この第２復液手段で生成された第２復液
   を前記復水器に輸送する第２復液輸送手段と、を有する
   混合媒体系と、を備えたことを特徴とする混合媒体サイ
   クル発電プラント。
2. 【請求項２】前記第２混合手段は、複数のエジェクター
   を所定の配列にて配置して構成したエジェクター式吸収
   器であることを特徴とする請求項１記載の混合媒体サイ
   クル発電プラント。
3. 【請求項３】前記エジェクター式吸収器は、混合される
   混合媒体が流入する入口空間と、混合された混合媒体が
   流出する出口空間と、を備え、前記入口空間と前記出口
   空間とを通気管によって連通させたことを特徴とする請
   求項２記載の混合媒体サイクル発電プラント。
4. 【請求項４】前記第１混合手段は、前記中圧分離手段に
   一体に設けられたエジェクターを有し、前記エジェクタ
   ーの出口動圧を用いて、前記中圧分離手段の本体容器の
   内部で混合媒体の循環流を形成し、形成された循環流が
   前記エジェクターに吸収されるようにしたことを特徴と
   する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の混合
   媒体サイクル発電プラント。
5. 【請求項５】前記復液冷却手段は、前記中圧分離手段の
   本体容器の内部に設けられた熱交換部を有し、前記熱交
   換部の内部には第１復液の分流が流れており、前記熱交
   換部内で加熱された第１復液の分流は、前記エジェクタ
   ーの入口側に放出されて前記高圧分離手段からの減圧さ
   れた液体状の混合媒体と混合されることを特徴とする請
   求項４記載の混合媒体サイクル発電プラント。
6. 【請求項６】水蒸気を生成するための熱源と、この熱源
   で生成された水蒸気によって駆動される蒸気タービン
   と、この蒸気タービンからの排気を凝縮させて復水を生
   成する復水器と、この復水器で生成された復水を前記熱
   源に輸送する復水輸送手段と、を有する水蒸気系と、 前記蒸気タービンからの排気と混合媒体との間で熱交換
   を行うための熱交換手段と、この熱交換手段において加
   熱された混合媒体を液体と気体とに分離する高圧分離手
   段と、この高圧分離手段で分離された気体状の混合媒体
   によって駆動される混合媒体タービンと、この混合媒体
   タービンからの排気を凝縮させて第１復液を生成する第
   １復液手段と、第１復液の一方の分流を加熱する復液加
   熱手段と、前記高圧分離手段で分離された液体状の混合
   媒体を減圧するための減圧手段と、この減圧手段で減圧
   された混合媒体と前記復液加熱手段で加熱された第１復
   液の一方の分流とを混合させる第１混合手段と、この第
   １混合手段で混合された混合媒体を液体と気体とに分離
   する中圧分離手段と、前記中圧分離手段で分離された液
   体状の混合媒体を冷却するための復液冷却手段と、前記
   復液冷却手段で冷却された液体状の混合媒体と前記混合
   媒体タービンからの排気とを前記第１復液手段の上流側
   で混合吸収させる第２混合手段と、前記中圧分離手段で
   分離された気体状の混合媒体と第１復液の他方の分流と
   を混合させると共に系外からの冷却媒体で冷却して第２
   復液を生成する第２復液手段と、前記第１復液手段で生
   成された第１復液を前記復液加熱手段及び前記第２復液
   手段に輸送する第１復液輸送手段と、前記第２復液手段
   で生成された第２復液を前記復水器に輸送する第２復液
   輸送手段と、を有する混合媒体系と、を備えたことを特
   徴とする混合媒体サイクル発電プラント。
7. 【請求項７】前記高圧分離手段と前記減圧手段とを連結
   する配管の途中から分岐させた分岐配管を介して、前記
   高圧分離手段で分離された液体状の混合媒体を前記熱交
   換手段に流入させるようにしたことを特徴とする請求項
   １乃至請求項６のいずれか一項に記載の混合媒体サイク
   ル発電プラント。
8. 【請求項８】前記高圧分離手段で分離された液体状の混
   合媒体を、前記中圧分離手段に送ることなく、還流配管
   を介して第２復液に合流させて前記熱交換手段に流入さ
   せるようにすると共に、 前記還流配管の途中に、前記中圧分離手段の上流側で第
   １復液を加熱するための還流側熱交換部を設けたことを
   特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載
   の混合媒体サイクル発電プラント。
9. 【請求項９】前記還流側熱交換部は、前記中圧分離手段
   の内部に設けられていることを特徴とする請求項８記載
   の混合媒体サイクル発電プラント。
10. 【請求項１０】水蒸気を生成するための熱源と、この熱
    源で生成された水蒸気によって駆動される蒸気タービン
    と、この蒸気タービンからの排気と液体状の混合媒体と
    の間で熱交換を行い、前記蒸気タービンからの排気を凝
    縮させて復水を生成すると共に前記液体状の混合媒体を
    蒸発させて気体状の混合媒体を生成する復水・蒸発器
    と、この復水・蒸発器で生成された復水を前記熱源に輸
    送する復水輸送手段と、を有する水蒸気系と、 前記復水・蒸発器で生成された気体状の混合媒体によっ
    て駆動される混合媒体タービンと、この混合媒体タービ
    ンからの排気を凝縮させて第１復液を生成する第１復液
    手段と、第１復液の一方の分流及び他方の分流をそれぞ
    れ加熱する第１復液加熱手段及び第２復液加熱手段と、
    前記第１復液手段で生成された第１復液を前記第１及び
    第２復液加熱手段に輸送する第１復液輸送手段と、前記
    第１及び第２復液加熱手段で加熱された第１復液を、前
    記復水・蒸発器からの液体状の混合媒体との間で熱交換
    を行うことによってさらに加熱する第３復液加熱手段
    と、この第３復液加熱手段によって加熱された混合媒体
    を液体と気体とに分離する中圧分離手段と、前記中圧分
    離手段で分離された液体状の混合媒体を冷却するための
    復液冷却手段と、前記復液冷却手段で冷却された液体状
    の混合媒体と前記混合媒体タービンからの排気とを前記
    第１復液手段の上流側で混合吸収させる混合手段と、前
    記中圧分離手段で分離された気体状の混合媒体を冷却し
    て第２復液を生成する第２復液手段と、この第２復液手
    段で生成された第２復液を前記復水・蒸発器に輸送する
    第２復液輸送手段と、を有する混合媒体系と、を備えた
    ことを特徴とする混合媒体サイクル発電プラント。
11. 【請求項１１】前記復水・蒸発器は、前記第２復液が流
    入する入口側にエジェクター式混合器を有することを特
    徴とする請求項１０記載の混合媒体サイクル発電プラン
    ト。
12. 【請求項１２】前記第１復液加熱手段及び前記第２復液
    加熱手段で加熱された第１復液の一方の分流及び他方の
    分流を混合させるエジェクター式混合器を前記中圧分離
    手段に一体に設け、前記エジェクター式混合器の出口動
    圧を用いて、前記中圧分離手段の本体容器の内部で混合
    媒体の循環流を形成し、形成された循環流が前記エジェ
    クター式混合器に吸収されるようにしたことを特徴とす
    る請求項１０又は請求項１１に記載の混合媒体サイクル
    発電プラント。
13. 【請求項１３】前記復液冷却手段は、前記中圧分離手段
    の本体容器の内部に設けられた熱交換部を有し、この熱
    交換部の内部には第１復液の一方の分流が流れており、
    前記熱交換部内で加熱された第１復液の一方の分流は、
    前記エジェクター式混合器の入口側に放出されて、前記
    第１復液加熱手段で加熱された第１復液の他方の分流と
    混合されることを特徴とする請求項１２記載の混合媒体
    サイクル発電プラント。
14. 【請求項１４】前記混合媒体タービンと前記第２混合手
    段との間に設けられ、前記第２復液加熱手段の手前で分
    流された第１復液を前記混合媒体タービンからの排気に
    よって加熱するタービン排気利用復液加熱手段と、前記
    タービン排気利用復液加熱手段で加熱された第１復液を
    液体と気体とに分離する追加の中圧分離手段と、をさら
    に有し、前記追加の中圧分離手段で分離された液体状の
    混合媒体を前記第２混合手段に送ると共に、前記追加の
    分離手段で分離された気体状の混合媒体を前記第２復液
    加熱手段に送り、さらに、前記第１及び第２復液加熱手
    段にて加熱された第１復液を前記第１混合手段の手前で
    分流して前記第２復液と共に前記復水器に送るようにし
    たことを特徴とする請求項１記載の混合媒体サイクル発
    電プラント。
15. 【請求項１５】水蒸気を生成するための熱源と、この熱
    源で生成された水蒸気によって駆動される蒸気タービン
    と、この蒸気タービンからの排気を凝縮させて復水を生
    成する復水器と、この復水器で生成された復水を前記熱
    源に輸送する復水輸送手段と、を有する水蒸気系と、 前記蒸気タービンからの排気と混合媒体との間で熱交換
    を行うための熱交換手段と、この熱交換手段において加
    熱された混合媒体を液体と気体とに分離する高圧分離手
    段と、この高圧分離手段で分離された気体状の混合媒体
    によって駆動される混合媒体タービンと、この混合媒体
    タービンからの排気を凝縮させて混合媒体の復液を生成
    する第１復液手段と、混合媒体の復液を加熱する復液加
    熱手段と、混合媒体の復液を前記第１復液手段から前記
    復液加熱手段に輸送する復液輸送手段と、前記高圧分離
    手段で分離された液体状の混合媒体を減圧するための第
    １の減圧手段と、前記復液加熱手段で加熱された混合媒
    体の復液の一方の分流を減圧する第２の減圧手段と、前
    記第１及び第２減圧手段で減圧された混合媒体同士を混
    合させる第１混合手段と、この第１混合手段で混合され
    た混合媒体を液体と気体とに分離する中圧分離手段と、
    前記中圧分離手段で分離された液体状の混合媒体を冷却
    するための復液冷却手段と、前記復液冷却手段で冷却さ
    れた液体状の混合媒体と前記混合媒体タービンからの排
    気とを前記第１復液手段の上流側で混合吸収させる第２
    混合手段と、を備え、前記中圧分離手段で分離された気
    体状の混合媒体を前記混合媒体タービンの途中段に導く
    と共に、前記復液加熱手段で加熱された混合媒体の復液
    の他方の分流を前記復水器に送るようにした混合媒体系
    と、を備えたことを特徴とする混合媒体サイクル発電プ
    ラント。
16. 【請求項１６】前記混合媒体系を流れる混合媒体の中
    に、低沸点成分の濃度が低い混合媒体と前記混合媒体タ
    ービンからの排気との混合を促進する添加剤を添加した
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか一
    項に記載の混合媒体サイクル発電プラント。
17. 【請求項１７】前記熱交換手段に流入する混合媒体の中
    に、混合媒体の沸点を上昇させる追加の媒体を投入する
    ようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項１６の
    いずれか一項に記載の混合媒体サイクル発電プラント。
18. 【請求項１８】前記混合媒体はアンモニアと水とを含む
    混合媒体であり、前記熱源の温度は約９０℃から約２０
    ０℃であり、アンモニア濃度の濃度比は約０．７から約
    ０．９５mol/mol であることを特徴とする請求項１乃至
    請求項１７のいずれか一項に記載の混合媒体サイクル発
    電プラント。