(57)【要約】  この二酸化炭素供給回収装置は、圧縮機とタービンが流路で接続され、前記流路に沿って再生器、加熱器、冷却器が備えられ、前記圧縮機及び前記タービンに接続された始動用モータとを有し、超臨界二酸化炭素を作動流体として用いる閉サイクルガスタービンで用いられる二酸化炭素供給回収装置であって、二酸化炭素回収用バルブと、二酸化炭素供給用バルブと、冷却・加熱器を備えた冷媒タンクとを有する。
2012176258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機とタービンが流路で接続され、前記流路に沿って再生器、加熱器、冷却器が備えられ、前記圧縮機及び前記タービンに接続された始動用モータとを有し、超臨界二酸化炭素を作動流体として用いる閉サイクルガスタービンで用いられる二酸化炭素供給回収装置であって、
二酸化炭素回収用バルブと、
二酸化炭素供給用バルブと、
冷却・加熱器を備えた冷媒タンクと
を有する二酸化炭素供給回収装置。
【請求項２】
請求項１に記載の二酸化炭素供給回収装置であって、
前記冷媒タンクは、低温側のコールドタンクと、高温側のホットタンクとから構成され、
前記冷却・加熱器は、前記コールドタンクの上流側に設けられた冷却器と、前記ホットタンクの下流側に設けられた加熱器とから構成されている
二酸化炭素供給回収装置。
【請求項３】
請求項２に記載の二酸化炭素供給回収装置であって、
前記コールドタンクは、前記ホットタンクの上方に配置され、
前記コールドタンクと前記ホットタンクは、超臨界二酸化炭素が流れる連結配管と、均圧用配管とで接続されている
二酸化炭素供給回収装置。
【請求項４】
圧縮機とタービンが流路で接続され、前記流路に沿って再生器、加熱器、冷却器が備えられ、前記圧縮機及び前記タービンに接続された始動用モータとを有し、超臨界二酸化炭素を作動流体として用いる閉サイクルガスタービンの二酸化炭素封入量を調節する二酸化炭素封入量調節方法であって、
前記閉サイクルガスタービン内の二酸化炭素を冷却しながら二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程と、
前記閉サイクルガスタービン内の二酸化炭素を加熱しながら二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給工程と、
を有する二酸化炭素封入量調節方法。
【請求項５】
請求項４に記載の二酸化炭素封入量調節方法であって、
前記二酸化炭素回収工程は、前記閉サイクルガスタービンに設けられた冷媒タンクを冷却・加熱器で冷却しながら二酸化炭素を回収する工程であり、
前記二酸化炭素供給工程は、前記冷媒タンクを前記冷却・加熱器で加熱しながら二酸化炭素を供給する工程である
二酸化炭素封入量調節方法。
【請求項６】
請求項４に記載の二酸化炭素封入量調節方法であって、
前記二酸化炭素回収工程は、前記閉サイクルガスタービンに設けられたコールドタンクに内蔵された、または前記コールドタンク上部に設けられた冷却器によって二酸化炭素を冷却することによって二酸化炭素を回収する工程であり、
前記二酸化炭素供給工程は、前記閉サイクルガスタービンに設けられたホットタンクに内蔵された、または前記ホットタンクの下部に設けられた加熱器によって二酸化炭素を供給する工程である
二酸化炭素封入量調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界二酸化炭素ガスタービン用の二酸化炭素供給回収装置及び二酸化炭素封入量調節方法に関する。より詳細には、超臨界二酸化炭素を作動流体として用いる閉サイクルガスタービンにおいて、作動流体としてサイクル内に封入する二酸化炭素の封入量を調節する装置、及びこの装置を用いて二酸化炭素の封入量を調節する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料の多様化および省エネルギーの観点から、二酸化炭素を作動媒体とする閉サイクルガスタービン（外燃機関）の開発が進められている。超臨界二酸化炭素を作動流体とするガスタービンは、圧縮機動力の低減により高効率の発電システムとして期待でき、閉サイクルであるので各種の燃料や排熱を利用できる。【０００３】
しかしながら、閉サイクルにおいて運転状態に必要な量の二酸化炭素を始動時の最初から封入した場合は、機器及び配管の温度が低いタービン始動時には気液二相に分かれてしまい、液滴が圧縮機に供給されると圧縮機が損傷する恐れがある。また、運転中においても作動媒体である二酸化炭素の封入量によってサイクルの特性が変化する。従って、機動的にサイクル中の二酸化炭素封入量を調節する手段が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６-９６６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高圧のサイクルに二酸化炭素を供給する場合は、特許文献１に記載されているように高圧ポンプを用いて液化二酸化炭素をサイクルに押し込む方法が採られることがある。しかしこの場合、二酸化炭素が気化しない条件でポンプを運転する必要があり、また駆動部分を含むポンプではシール部分から二酸化炭素が漏洩する可能性がある。【０００６】
また、二酸化炭素を加熱してリザーブタンクの圧力を上げ、高圧のリザーブタンクからサイクルに二酸化炭素を供給することもできるが、高温・高圧となったタンクはそのままでは二酸化炭素を回収することが出来ず、冷却・減圧という過程を経なければ回収できない。【０００７】
二酸化炭素封入量の調整手段として、供給手段のみを用意しておき、封入量を減らすときには回収せずに大気放出することも出来るが、供給・放出を繰り返すと高圧の二酸化炭素を新たに補充する必要がある。【０００８】
本発明は、高圧ポンプ等の駆動装置を用いずに、加熱・冷却操作によりサイクル系内の二酸化炭素封入量を調整することができ、ガスタービンの運転状態の変化に柔軟に対応できる二酸化炭素供給回収装置を提供することを目的とする。【０００９】
また本発明は、高圧ポンプ等の駆動装置を用いずに、加熱・冷却操作により、サイクル系内の二酸化炭素封入量を調節する二酸化炭素封入量調節方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、圧縮機とタービンが流路で接続され、前記流路に沿って再生器、加熱器、冷却器が備えられ、前記圧縮機及び前記タービンに接続された始動用モータとを有し、超臨界二酸化炭素を作動流体として用いる閉サイクルガスタービンで用いられる二酸化炭素供給回収装置は、二酸化炭素回収用バルブと、二酸化炭素供給用バルブと、冷却・加熱器を備えた冷媒タンクとを有する。【００１１】
前記冷媒タンクは、低温側のコールドタンクと、高温側のホットタンクとから構成され、前記冷却・加熱器は、前記コールドタンクの上流側に設けられた冷却器と、前記ホットタンクの下流側に設けられた加熱器とから構成されてもよい。【００１２】
また、前記コールドタンクは、前記ホットタンクの上方に配置され、前記コールドタンクと前記ホットタンクは、超臨界二酸化炭素が流れる連結配管と、均圧用配管とで接続されていてもよい。【００１３】
本発明の第２の態様によれば、圧縮機とタービンが流路で接続され、前記流路に沿って再生器、加熱器、冷却器が備えられ、前記圧縮機及び前記タービンに接続された始動用モータとを有し、超臨界二酸化炭素を作動流体として用いる閉サイクルガスタービンの二酸化炭素封入量を調節する二酸化炭素封入量調節方法は、前記閉サイクルガスタービン内の二酸化炭素を冷却しながら二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程と、前記閉サイクルガスタービン内の二酸化炭素を加熱しながら二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給工程とを有する。【００１４】
前記二酸化炭素回収工程は、前記閉サイクルガスタービンに設けられた冷媒タンクを冷却・加熱器で冷却しながら二酸化炭素を回収する工程であり、前記二酸化炭素供給工程は、前記冷媒タンクを前記冷却・加熱器で加熱しながら二酸化炭素を供給する工程であってもよい。【００１５】
また、前記二酸化炭素回収工程は、前記閉サイクルガスタービンに設けられたコールドタンクに内蔵された、または前記コールドタンク上部に設けられた冷却器によって二酸化炭素を冷却することによって二酸化炭素を回収する工程であり、前記二酸化炭素供給工程は、前記閉サイクルガスタービンに設けられたホットタンクに内蔵された、または前記ホットタンクの下部に設けられた加熱器によって二酸化炭素を供給する工程であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の態様に係る二酸化炭素供給回収装置及び二酸化炭素封入量調節方法によれば、ポンプ等の駆動装置を用いずに、加熱・冷却操作によりサイクル系内の二酸化炭素封入量を調整することができる。このため、閉サイクルガスタービンの運転状態の変化に柔軟に対応できる。【００１７】
また、適切な大きさのホットタンク及びコールドタンクを用いれば、配管等からの二酸化炭素の漏洩がない限り、ガスタービンの作動流体である二酸化炭素の補充が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置を備えた閉サイクルガスタービンを表わす図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置の例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置の例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置の例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置の要部を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置を用いて、閉サイクルガスタービン内に二酸化炭素を供給・回収する時の説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置において、二酸化炭素をコールドタンクからホットタンクに移す時の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図１に基づいて説明する。
図１に、本発明の第１実施形態に係る閉サイクルガスタービン（以下、「サイクル」と称する）１００を示す。サイクル１００は、圧縮機１と、タービン２と、再生器３と、加熱器４と、冷却器５と、始動用モータであるモータ・ジェネレータ６と、バイパス７と、膨張弁８と、流量制御弁９と、二酸化炭素供給回収装置２０とを備える。
【００２０】
圧縮機１およびタービン２は、シャフト１０によってモータ・ジェネレータ６に動力伝達可能に接続されている。圧縮機１の出口とタービン２の入口は、再生器３および加熱器４を介して配管で接続されている。タービン２には膨脹弁８を備えたバイパス７が設けられている。バイパス７は、タービン２の入口手前で配管から分岐し、タービン２の出口の配管に接続されている。この、バイパス７と、タービン２の出口の配管との合流部がバイパス合流部１１となる。タービン２の出口とバイパス合流部１１の間には流量制御弁９が設置されている。バイパス合流部１０と圧縮機１の入口は再生器３および冷却器５を介して配管で接続され、サイクル１００は閉サイクルを構成している。
【００２１】
サイクル１００は、作動媒体として二酸化炭素を用いる。サイクル１００には、真空引きした後、二酸化炭素が所定の量封入してある。加熱器４の熱源としては、周知の各種燃料のほか、３００℃以下の排熱も利用可能である。冷却器５は、外気温度程度の冷却熱媒で冷却される。
【００２２】
二酸化炭素供給回収装置２０は、圧縮機１の出口に設けられた分岐部１２から分岐して設けられる。二酸化炭素供給回収装置２０の下流側は、合流部１３において圧縮機１の入口側手前の配管に合流する。即ち、本実施の形態に係る二酸化炭素供給回収装置２０は、分岐部１２と、合流部１３とを介して、圧縮機１をバイパスするように設けられる。分岐部１２の下流側で、再生器３の入口手前には、封入量調節バルブ１４が設けられる。分岐部１２の下流側で、二酸化炭素供給回収装置２０の手前には、二酸化炭素回収用バルブである回収バルブ２１が設けられる。二酸化炭素供給回収装置２０の下流側で、合流部１３の手前には、二酸化炭素供給用バルブである供給バルブ２２が設けられる。
【００２３】
二酸化炭素供給回収装置２０は、冷媒タンク２４と、冷却・加熱器２３とから構成される。冷媒タンク２４は、サイクル１００内に封入された二酸化炭素を貯留するのに用いられる。冷却・加熱器２３は、冷媒タンク２４に取り付けられ、冷媒タンク２４内に貯留された二酸化炭素を冷却・加熱するのに用いられる。なお、冷却・加熱器２３は、冷媒タンク２４内に貯留された二酸化炭素を冷却及び加熱することが出来れば、その形式は問わない。
【００２４】
［二酸化炭素封入量調節方法］
以下、図１を用いて、本実施の形態に係る二酸化炭素供給回収装置を用いてサイクル１００内の二酸化炭素封入量を調節する方法を説明する。
【００２５】
（１）サイクル１００の始動時（二酸化炭素供給工程）
まず、図１に基づいて、サイクル１００の動作を説明する。サイクル１００の始動時には、膨脹弁８を所定の開度開けておき、流量制御弁９を閉じておく。冷却器５に冷却熱媒（図示せず）を流した後、モータ・ジェネレータ６を始動用モータとして使用して圧縮機１とタービン２を駆動する。加熱器４で二酸化炭素を加熱しながら圧縮機１とタービン２の回転速度を増加させる。
【００２６】
本実施形態に係るサイクル１００の運転条件は、式（１）で評価することが出来る。ここで、ｐは圧力（Ｐａ）、ρは密度（ｋｇ/ｍ３）、Ｕは半径流タービンの場合は羽根車の周速度（ｍ/ｓ）、軸流タービンの場合は平均軸流流速（ｍ/ｓ）である。また添字i、oはそれぞれ入口および出口を表す。
【００２７】
Ψ＝（ｐｉ−ｐｏ）／（ρｉＵ２／２）  ・・・（１）
【００２８】
式（１）で求める値がタービン特性から定まる所定の値以上になったらタービン２が逆流や流量過多を生じることなく出力を発生できる状態になったと判定し、膨脹弁８を閉じながら流量制御弁９を開けていく。流量制御弁９が全開となり、膨脹弁８が全閉となってタービン２に全流量流れるようになると、タービン２の出力が増加してやがて自立運転に入る。
【００２９】
ここで、サイクル１００において運転状態に必要な量の二酸化炭素を始動時の最初から封入した場合は、機器及び配管の温度が低いタービン２の始動時には、二酸化炭素が気液二相に分かれてしまい、液滴が圧縮機１に供給されると圧縮機が損傷する恐れがある。このため、サイクル１００の始動時には、運転状態に必要な量の二酸化炭素が封入されていない。従って、タービン２の出力が増加し、サイクル１００が自立運転に入る状態に達すると、サイクル１００内に封入されている二酸化炭素が不足する。
【００３０】
そこで、タービン２の出力が増加し、サイクル１００が自立運転に入り、運転が安定した後、二酸化炭素供給回収装置２０によって、不足した二酸化炭素をサイクル１００内に供給する。具体的には、冷却・加熱器２３によって、冷媒タンク２４内に貯留されている二酸化炭素を加熱する。加熱された冷媒タンク２４内の二酸化炭素は温度が上昇し、気化する。冷媒タンク２４内の二酸化炭素が気化するまで十分に温められたら、回収バルブ２１を閉じると同時に、封入量調節バルブ１４、供給バルブ２２を開く。そうすると、加熱されて気化し、圧力が上昇した冷媒タンク２４内の二酸化炭素は、サイクル１００の系内圧力との圧力差により、供給バルブ２２を通じ、合流部１３を介してサイクル１００内に供給される。
【００３１】
（２）サイクル１００の停止時（二酸化炭素回収工程）
サイクル１００を停止し放置すると、装置が大気で冷却されてサイクル１００内の二酸化炭素が飽和状態となり、液が部分的に滞留して始動時に圧縮機やタービンに液が流入する、いわゆる寝込み運転を惹起する恐れがある。このため、サイクル１００の停止時には、停止中にサイクル１００内で二酸化炭素が飽和状態にならないよう二酸化炭素を回収する必要がある。
【００３２】
サイクル１００の停止時には、冷媒タンク２４を、冷却・加熱器２３により冷却しておく。そして、回収バルブ２１を開くと同時に、封入量調節バルブ１４及び供給バルブ２２を閉じる。そうすると、圧縮機１から送り出された二酸化炭素は、封入量調節バルブ１４が閉じられているため、再生器３に流入することが出来ない。このため、サイクル１００系内の二酸化炭素は、分岐部１２を介して、回収バルブ２１を通り、冷媒タンク２４に流れ込む。このとき、冷媒タンク２４は、冷却・加熱器２３により冷却されているため、冷媒タンク２４内に流入した二酸化炭素は、冷媒タンク２４内で液化したまま貯留される。このようにして、サイクル１００内の二酸化炭素は、二酸化炭素供給回収装置２０に回収される。
なおこのとき、圧縮機１の入口で二酸化炭素が気液二相の状態にならないよう、冷却器５の出口温度を制御することは言うまでもない。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、サイクル１００に設けられた二酸化炭素供給回収装置を冷却あるいは加熱することで、ポンプ等の外部の駆動装置を用いずに、サイクル１００系内の二酸化炭素封入量を調整することができる。このため、閉サイクルガスタービンの運転状態の変化に柔軟に対応できる。
【００３４】
［二酸化炭素供給回収装置の例］
以下、本実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置２０の構成例について、図２から図４を用いて説明する。
【００３５】
［構成例１］
二酸化炭素供給回収装置２０の構成例１を備えたサイクル２００を図２に示す。サイクル２００が備える二酸化炭素供給回収装置２０は、冷却・加熱器２３として、加熱器４が使用する加熱媒体ＨＭ及び冷却器５が使用する冷却媒体ＣＭを用いている。加熱媒体ＨＭは、加熱器４への供給路から分岐され、冷媒タンク２４に供給される。冷却媒体ＣＭは、冷却器５への供給路から分岐され、冷媒タンク２４に供給される。サイクル２００にあっては、加熱媒体ＨＭ、冷却媒体ＣＭの冷媒タンク２４への供給量を調整することによって、冷媒タンク２４内に貯留されている二酸化炭素の加熱、冷却を行なう。
【００３６】
［構成例２］
二酸化炭素供給回収装置２０の構成例２を備えたサイクル３００を図３に示す。サイクル３００では、冷却源として冷却器５が使用する冷却媒体ＣＭを用いる点はサイクル２００と同様であるが、加熱源としてタービン２から出力される二酸化炭素を利用する点が異なる。図３に示すように、サイクル３００では、タービン２の出口配管は分岐される。分岐された配管の一方は冷却器５に接続される。分岐されたもう一方の配管は、冷媒タンク２４に配置される。そして、冷媒タンク２４に配置された配管中にタービン２から出力される高温の二酸化炭素を流すことで、冷媒タンク２４内に貯留されている二酸化炭素の加熱を行なう。サイクル３００の構成は、加熱器４がボイラ等の「燃料を燃焼して作動流体（二酸化炭素）を加熱する方式」の場合に好適である。
【００３７】
［構成例３］
二酸化炭素供給回収装置２０の構成例３を備えたサイクル４００を図４に示す。サイクル４００は、加熱源としてタービン２から出力される二酸化炭素を利用する点はサイクル３００と同様であるが、冷却源として、チラーユニットＣＵを利用する点が異なる。図４に示すように、サイクル４００では、冷却源として独立したチラーユニットＣＵが冷媒タンク２４に接続される。そして、チラーユニットＣＵによって、冷媒タンク２４内に貯留された二酸化炭素の冷却を行なう。サイクル４００の構成によれば、外気温度等に影響を受けることなく、冷却媒体の温度をより低下できるので、効率よく二酸化炭素の回収ができる。
【００３８】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を、図２から図４を用いて説明する。なお、第１実施形態と共通する構成要件には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態は、二酸化炭素供給回収装置の構成が第１実施形態と異なる。
【００３９】
図２に、本実施形態に係る二酸化炭素供給回収装置３０を示す。二酸化炭素供給回収装置３０は、冷却器３１と、コールドタンク３２と、ホットタンク３３と、加熱器３４とを有する。コールドタンク３２は低温側の冷媒タンクであり、液化した二酸化炭素を貯留する。ホットタンク３３は高温側の冷媒タンクであり、内部の二酸化炭素を加熱して気化させる。
コールドタンク３２は回収した二酸化炭素がコールドタンク３２の壁面によって加熱されないように保冷するか、水冷ジャケット等の冷却装置を備える方が望ましい。ホットタンク３３は加熱した二酸化炭素が冷えないように、また、コールドタンク３２から二酸化炭素の移送時にはコールドタンク３２から流れてきた二酸化炭素を加熱しないように断熱するか、冷温水ジャケット等の温度調節装置を備えるとより好ましい。
冷却器３１は二酸化炭素を冷却できるものであれば、特にその形式は問わない。また、加熱器３４は、二酸化炭素を加熱して気化させることが出来るものであれば、その形式は問わない。
【００４０】
コールドタンク３２とホットタンク３３とは、連結バルブ３６を備えた連結配管４１で接続されている。コールドタンク３２の上流側には冷却器３１が設けられる。ホットタンク３３の下流側には、バルブ３７を介して加熱器３４が接続される。
コールドタンクには、戻りバルブ３５を備えた回収配管５０が設けられている。回収配管５０は、冷却器３１に導かれる。
ホットタンク３３には、均圧バルブ３８を備えた均圧用配管４２が設けられている。均圧用配管４２は、冷却器３１の上流側に接続される。すなわち、ホットタンク３３は、連結配管４１で接続されると共に、冷却器３１を介して、均圧用配管４２とで接続されている。
冷却器３１の上流側は、均圧用配管４２との合流部のさらに上流に回収バルブ２１が設けられている。回収バルブ２１の上流側は、分岐部１２に接続される。加熱器３４の下流側には供給バルブ２２が設けられる。加熱器３４の下流側であって供給バルブ２２の上流側は分岐し、バイパスバルブ３９を備えたバイパス管４３によって、均圧バルブ３８の上流側にバイパスしている。供給バルブ２２の下流側は、合流部１３に接続される。このようにして、二酸化炭素供給回収装置３０は、サイクル１００に接続されて閉サイクルを構成する。
【００４１】
なお、本実施の形態において、冷却器３１、コールドタンク３２、ホットタンク３３及び加熱器３４は、縦方向に順番に並べるように配置されるとより好ましい。
【００４２】
［二酸化炭素封入量調節方法］
以下、図２を用いて、本実施の形態に係る二酸化炭素供給回収装置を用いてサイクル１００内の二酸化炭素封入量を調節する方法を説明する。
【００４３】
（１）サイクル１００の始動時（二酸化炭素供給工程）
サイクル１００へ二酸化炭素を供給する時は、バルブ３７とバイパスバルブ３９を開けて、ホットタンク３３内の二酸化炭素を加熱器３４へ導いて加熱する。供給バルブ２２の下流側の配管内の圧力よりホットタンク３３が高圧となっていることを確認した後、供給バルブ２２を開ける。この時、連結バルブ３６と均圧バルブ３８は閉じておく。ホットタンク３３より低い位置に加熱器３４を設置しておけば、バルブ３７とバイパスバルブ３９を開けるだけで、対流によりホットタンク３３内の二酸化炭素を加熱器３４で加熱できる。
【００４４】
（２）サイクル１００の停止時（二酸化炭素回収工程）
サイクル１００からの二酸化炭素は回収バルブ２１と戻りバルブ３５を開けると、回収配管５０を通り冷却器３１へ導かれる。冷却器３１へ導かれた二酸化炭素は、冷却され、液化又は高密度となる。液化又は高密度となった二酸化炭素は、重力によってコールドタンク３２へ回収される。この時、連結バルブ３６と均圧バルブ３８は閉じておく。ここで、回収バルブ２１より上流側の配管は、回収配管５０より高圧側となるよう設置する。
【００４５】
以上このように、本実施の形態によれば、二酸化炭素回収用のコールドタンク３２と供給用のホットタンク３３を用いて、それぞれ独立に温度調整することにより適時サイクル系内の二酸化炭素封入量を調整することができる。
【００４６】
また、本実施の形態によれば、ホットタンク３３内の二酸化炭素を加熱器によって加熱することで圧力を上げ、ポンプ等の駆動装置を用いずにサイクル系内に二酸化炭素を供給することが出来る。
【００４７】
さらに、本実施の形態によれば、サイクル系内の二酸化炭素を冷却器３１で冷やし、液化二酸化炭素あるいは高密度となった超臨界二酸化炭素をその重さ又は密度差によってコールドタンク３２へ流入させ、回収することが出来る。
【００４８】
なお、上述の説明においては、冷却器３１、加熱器３４は、コールドタンク３２及びホットタンク３３とは別に設けられているとした。しかし、本実施の形態においては、冷却器はコールドタンクに内蔵されていても良い。この場合、冷却器は、コールドタンクの上部に設置されるようにする。また、加熱器はホットタンクに内蔵されていても良い。この場合、加熱器は、ホットタンクの下部に設置されるようにする。
【００４９】
本実施の形態において、サイクル１００内に二酸化炭素を供給し続けると、ホットタンク３３内の二酸化炭素密度が減少し、加熱して温度を上げても圧力が十分上がらなくなる。この場合、コールドタンク３２内の液化二酸化炭素または低温・高密度の超臨界二酸化炭素をホットタンク３３に移送する必要がある。以下、コールドタンク３２内の二酸化炭素をホットタンク３３に移送する手順を図４に基づいて説明する。
【００５０】
バルブ３７とバイパスバルブ１２を閉じて加熱を停止する。また、回収バルブ２１も閉じて、二酸化炭素供給回収装置３０への二酸化炭素の供給も停止する。通常、コールドタンク３２は低温・低圧であり、ホットタンク３３は高温・高圧である。しかし、均圧バルブ３８を開くと、コールドタンク３２とホットタンク３３の圧力が等しくなる。コールドタンク３２の底面からの配管をホットタンク３３の上部に接続してあり、コールドタンク３２のほうが高い位置に設置してあれば、連結バルブ３６を開くことにより、コールドタンク３２中の二酸化炭素をホットタンク３３に流すことができる。
【００５１】
このように、本実施形態によれば、ホットタンク３３とコールドタンク３２は液化二酸化炭素あるいは高密度となった超臨界二酸化炭素の流れる連結配管４１と均圧用の均圧配管４２で結ばれている。これにより、両タンク内の二酸化炭素密度差を利用してコールドタンク３２中の二酸化炭素をホットタンク３３に移送することが出来る。
【００５２】
なお、本実施の形態においては、回収配管５０を接続しない場合でも、水冷ジャケット等コールドタンク３２を外部から冷やす装置を取り付ければ、コールドタンク３２内部を低温・低圧に保つことにより、二酸化炭素をサイクル１００から回収することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の態様に係る二酸化炭素供給回収装置及び二酸化炭素封入量調節方法によれば、ポンプ等の駆動装置を用いずに、加熱・冷却操作によりサイクル系内の二酸化炭素封入量を調整することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１      圧縮機
２      タービン
３      再生器
４      加熱器
５      冷却器
６      モータ・ジェネレータ（始動用モータ）
７      バイパス
８      膨脹弁
９      流量制御弁
１０    シャフト
１１    バイパス合流部
１２    分岐部
１３    合流部
１４    封入量調整バルブ
２０、３０    二酸化炭素供給回収装置
２１    回収バルブ（二酸化炭素回収用バルブ）
２２    供給バルブ（二酸化炭素供給用バルブ）
２３    冷却・加熱器
２４    冷媒タンク
３１      冷却器
３２      コールドタンク
３３      ホットタンク
３４      加熱器
３５      戻りバルブ
３６      連結バルブ
３８      均圧バルブ
４１      連結配管
４２      均圧配管
５０      回収配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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