(57)【要約】  本発明によると、船舶上で発電する方法および装置が提供される。この方法は、（ａ）蒸発器、発電機に結合されたタービンを含むターボ発電機、コンデンサおよび冷媒供給ポンプの各々の少なくとも１つを含むランキンサイクル装置を設けるステップと、（ｂ）船舶の発電装置の排気ダクト内に１つまたは複数の蒸発器を配置するステップと、（ｃ）発電装置を動作させるステップと、（ｄ）ランキンサイクル装置を通して冷媒を選択的にポンピングするステップと、を備え、蒸発器を出る冷媒がタービンに動力を供給し、次に、タービンが発電機に動力を供給して電力を生成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋用発電装置からの排気を使用して発電する装置であって、
前記海洋用発電装置からの排気内に配置されるように動作可能な蒸発器と、
発電機に結合されたタービンを含むターボ発電機と、
ハウジング内に配置された複数の管を有するコンデンサであって、前記管は、冷媒流の前記コンデンサへの出入りを可能にするサイズに作られた前記ハウジング内で閉じた回路を形成するコンデンサと、
冷媒をポンピングするように動作可能な冷媒供給ポンプと、
を備える装置。
【請求項２】
前記冷媒流を前記コンデンサに出入りさせる冷媒源をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記冷媒源は、周囲環境の水であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
冷媒が前記ターボ発電機の周りを選択的にバイパスされるように、前記装置内に配置され、かつ、前記蒸発器と前記コンデンサとの間に通路を設けるように位置付けられた選択的に動作可能なバイパス弁をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記コンデンサ内に配置された回収熱交換器をさらに備え、該回収熱交換器は、前記冷媒供給ポンプから冷媒が前記回収熱交換器に入り、該回収熱交換器を出る冷媒が前記蒸発器に入るように、前記装置内に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
冷媒をポンピングするように動作可能な１対の前記冷媒供給ポンプをさらに備え、該供給ポンプの一方は、前記コンデンサの長手方向の第１端に近接して前記コンデンサに接続され、前記供給ポンプの他方は、前記コンデンサの、前記長手方向の第１端と反対側の長手方向の第２端に近接して接続されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記コンデンサは、前記ハウジングの長手方向の第１端に取り付けられた選択的に取り外し可能なアクセスパネルを有し、該アクセスパネルの取り外しによって前記複数の管へのアクセスを可能にすることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
蒸発器、発電機に結合されたターボを含むターボ発電機、コンデンサ、および冷媒供給ポンプの各々の少なくとも１つを含むランキンサイクル装置を設けるステップと、
船舶用発電装置の排気ダクト内に１つまたは複数の蒸発器を配置するステップと、
前記発電装置を動作させるステップと、
前記ランキンサイクル装置を通して冷媒を選択的にポンピングするステップと、
を備える船舶上で発電する方法。
【請求項９】
前記装置内に配置され、かつ、前記蒸発器と前記コンデンサとの間の通路を提供するように位置付けられた選択的に動作可能なバイパス弁を配置するステップと、
前記バイパス弁を選択的に動作させて、前記冷媒流の少なくとも一部が前記ターボ発電機の周りをバイパスするステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記バイパス弁は、前記ランキンサイクル装置の始動中および停止中に、前記ターボ発電機の周りを冷媒がバイパスするように選択的に動作されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記バイパス弁は、前記ターボ発電機が動作不可能なときに、該ターボ発電機の周りを冷媒がバイパスするように選択的に動作されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
蒸発器、発電機に結合されたタービンを含むターボ発電機、コンデンサ、および冷媒供給ポンプの各々の少なくとも１つを含むランキンサイクル装置を設けるステップと、
船舶用発電装置の排気ダクト内に１つまたは複数の蒸発器を配置するステップと、
前記発電装置を動作させるステップと、
前記ランキンサイクル装置を通して冷媒を選択的にポンピングするステップと、
を備える発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には発電装置の廃熱を用いる発電方法および装置に関し、詳細には、有機ランキンサイクルを利用する発電方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋用および地上用発電装置は、３５０°Ｆ〜１８５０°Ｆ の温度範囲の排気物を生産することができる。大抵の用途では、排気物は、環境に放出され、熱エネルギは失われる。しかしながら、熱エネルギが、さらに利用される例もある。例えば、産業用ガスタービンエンジン（ＩＧＴ）の排気の熱エネルギは、ランキンサイクルシステムを駆動するエネルギ源として使用されてきた。
【０００３】
ランキンサイクルシステムは、発電機に結合されたタービンと、コンデンサと、ポンプと、蒸気発生器と、を含むことができる。蒸気発生器は、熱源（例えば、地熱エネルギ源）にさらされる。熱源からのエネルギは、蒸気発生器を通る流体に伝達される。エネルギを与えられた流体は、次にタービンに動力を供給する。流体は、タービンを出ると、コンデンサを通り、次に、ポンピングされて蒸気発生器に戻る。地上用途においては、コンデンサは、通常、熱エネルギを水から外気に伝達する複数の空気流熱交換器を含む。
【０００４】
１９７０年代、１９８０年代に、米海軍は、ランキンサイクルエネルギ回収（ＲＡＣＥＲ）システムと呼ばれる、ランキンサイクルシステムの海洋用途を研究した。ＲＡＣＥＲシステムは、作動媒体として高圧蒸気を利用し、駆動システムに結合されて、推進馬力を増加させた。ＲＡＣＥＲは、駆動システムに結合されたので、補機への動力供給に使用することはできなかった。すなわち、駆動システムが使用されなければ、ＲＡＣＥＲシステムも使用されなかった。海洋用途における高圧蒸気の使用に伴う問題のため、ＲＡＣＥＲシステムは、十分に実施されずに、計画は取り消された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
必要とされるのは、海洋環境で使用可能な発電装置からの廃熱を使用して発電を行い、かつ、先行技術のシステムに伴う問題を克服する方法と装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、船舶上で発電する方法および装置が提供される。方法は、（ａ）蒸発器、発電機に結合されたタービンを含むターボ発電機、コンデンサ、および冷媒供給ポンプ
の各々の少なくとも１つを含むランキンサイクル装置を設けるステップと、（ｂ）船舶の発電装置の排気ダクト内に１つまたは複数の蒸発器を配置するステップと、（ｃ）発電装置を動作させるステップと、（ｄ）ランキンサイクル装置を通して冷媒を選択的にポンピングするステップと、を備え、蒸発器を出る冷媒は、タービンに動力を供給し、次に、タービンは、発電機に動力を供給して電力を発生させる。
【０００７】
本方法および装置は、重要な利点を提供する。例えば、発電装置内で液体化石燃料を燃やす船舶の航続距離は、通常、その船舶が積載できる燃料の備蓄によって決まる。現代の大抵の船舶においては、燃料の一部が、電気エネルギを生成する発電装置の運転に充てられる。従って、推進需要および電気エネルギ需要の両方とも、燃料の備蓄に頼っている。本方法および装置は、化石燃料ではなく、船舶の発電装置が生成する廃熱を用いて電気を生成することにより、燃料の備蓄要件を低減する。従って、船舶は、より少ない燃料で同じ航続距離を航行することができる、または、同じ量の燃料で、より長い航続距離を航行することができる。さらに、燃料が少なくなるということは、重量が低減されるということであり、重量が低減されると、船舶の速度を増加させることができる。
【０００８】
本方法および装置によって廃熱から作り出すことができる電気エネルギを生成するために必要となるであろう化石燃料の量を考えると、他の幾つかの利点が本発明によって提供されることは明らかである。例えば、船舶の既存の主発電装置または補助発電装置を用いて「Ｎ」単位の電力を生成するのに必要な燃料の重量は、廃熱から同じ「Ｎ」単位の電力を生成することができる本ＯＲＣ装置の重量をはるかに超える。さらに、液体燃料の消費によって、船舶の浮力特性が変わる。本ＯＲＣ装置の重量は一定なので、船舶の浮力制御が容易になる。
【０００９】
コンデンサ内に配置された回収熱交換器を利用するこれらの実施例に関して、本発明者は、比較的小型のユニット内に配置され、効率が向上したＯＲＣ装置のさらなる利点を提供する。
【００１０】
さらに、本発明の別の利点は、船舶の発電装置の排気ガスから取り除いた熱エネルギに起因する。排気の質量流量は、排気の体積流量と濃度との関数である。本方法および装置によって排気ガスを十分に冷却することができ、その結果、排気ガス濃度を上げることができる。結果として、質量流量は大幅に減少し、船舶の発電装置の排気ダクトの必要サイズは、著しく小さくなる。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の目的、特徴、利点は、添付図面に示された、本発明の最良の形態の詳細な記述から明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１〜図６を参照すると、廃熱を利用する本方法は、廃熱利用のための有機ランキンサイクル（ＯＲＣ）装置２０を含む。ＯＲＣ装置２０は、（１）発電機に結合されたタービン（以下、統一して「ターボ発電機２２」と称する）、（２）コンデンサ２４、（３）冷媒供給ポンプ２６、（４）蒸発器２８、および（５）制御システム、の各々の少なくとも１つを含む。ＯＲＣ装置２０は、流体の補充のない、閉じた「密閉された」システムであることが好ましい。漏れた場合には、非凝縮性物質が、装置２０から自動的にパージされるか、または、冷媒ガスシリンダから手動で補給が行われる。
【００１３】
ＯＲＣ装置２０は、作動媒体として市販の冷媒を用いる。容認できる作動媒体の例は、Ｒ−２４５ｆａ（１，１，１，３，３，ペンタフルオロプロパン）である。Ｒ‐２４５ｆａは、不燃性で、オゾン層を破壊しない流体である。Ｒ‐２４５ｆａ  は、飽和温度約３００°Ｆおよび圧力３００ＰＳＩＧを有し、ＩＧＴ排気温度の幅広い範囲に亘って廃熱を捕らえることを可能にする。
【００１４】
図１〜図４を参照すると、ターボ発電機は、通常、約１８０００ｒｐｍで動作する単段ラジアル流入タービン３０と、一体型潤滑システムを有するギアボックス３２と、３６００ｒｐｍで動作する誘導発電機３４と、を含む。ギアボックス３２は、潤滑システムを含む。一部の例においては、ギアボックス潤滑システムは、ギアボックス３２と一体になっている。
【００１５】
一実施例においては、ターボ発電機２２は、市販の冷媒圧縮機モータユニット、例えば、Ｃａｒｒｉｅｒ社製モデル１９ＸＲ圧縮機モータから得られる。タービンとしての圧縮機は、圧縮機として機能するときに回転する方向と反対の回転方向で動作される。圧縮機をタービンに転用するために行う変更には、（１）インペラを、タービン用途で使用するように形作られたロータブレードを有するロータと交換すること、（２）ロータブレードの形状を反映するようにシュラウドを変更すること、（３）ディフューザの流域を変更して、ディフューザが所与の動作条件の組み合わせの下でノズルとして働くのを可能にすること、および（４）圧縮機モードにおいて冷媒流を調節する入口ガイドベーンを取り除くこと、が含まれる。１９ＸＲ圧縮機内に、タービン３０の動作温度より低い最大動作温度を有する要素が存在する場合は、タービン３０の高い動作温度に適応できるように各要素を交換または修正する。
【００１６】
いくつかの実施例においては、ターボ発電機２２は、オイルクーラ３６（図７から図１０に概略的に示す）やオイル回収エダクタ（図示せず）等の周辺部品を含む。オイルクーラ３６およびエダクタの両方と、それらに関連する配管は、ターボ発電機２２につながれる。
【００１７】
図６を参照すると、多くの異なる蒸発器２８を、ＯＲＣ装置２０と共に用いることができる。垂直方向の高温ガス流と、垂直ヘッダによって得られるフィン付き管の平行回路を通る冷媒の水平方向の流れとを有する単圧貫流蒸発器２８は、容認できる型の蒸発器２８である。容認できる蒸発器の管の材料の例には、炭素鋼のフィンを有する炭素鋼管、炭素鋼のフィンを有するステンレス鋼管が含まれ、それらは両方とも、９００°Ｆまでの排気ガス流での実証に成功している。他の蒸発器管材料を、それらの代わりに用いてもよい。      
【００１８】
入口ヘッダの流れオリフィスを用いて、冷媒流の分配を容易にする。蒸発器２８を通る異なる冷媒流の構成、例えば、共同流、共同逆流、共同流ボイラ／過熱器、および逆流予熱器等を利用することができる。本蒸発器２８は、特定の流れ構成には限定されない。
【００１９】
蒸発器２８の実施例の全てにおいて、予熱器の管の数と交差点は、所望の高温ガス出口温度と、ボイラ部入口の過冷却とを考慮して選択される。蒸発器２８の対向する端に、各々配置された１対の垂直方向の管板３８は、蒸発器コイルを支持する。断熱ケーシング４０は、掃除できるように取り外し可能なパネルで蒸発器２８全体を囲む。
【００２０】
蒸発器２８の数は、用途に合わせて調整することができる。例えば、複数の排気ダクトがある場合、蒸発器２８は、各排気ダクトに配置することができる。特定のダクトに複数の蒸発器２８を配置すると、余分に配置することの利点があり、より大きい範囲の排気質量流量を処理する能力を提供する。低い排気流量では、単一の蒸発器２８は、十分な冷却を提供し、かつ、ターボ発電機２２に動力を供給するのに必要なエネルギを提供することができる。高い排気流量では、複数の蒸発器２８を用いて、十分な冷却とターボ発電機２２に動力を供給するのに必要なエネルギを提供することができる。
【００２１】
図１〜図５を参照すると、コンデンサ２４は、ＯＲＣ装置の要件を満足させるサイズに作られたシェル管型ユニットである。コンデンサ２４は、ハウジング４２と、ハウジング４２内に配置された複数の管４４（以後、「管バンク」と称する）と、を含む。ハウジング４２は、作動媒体入口ポート４６と、作動媒体出口ポート４８と、冷媒入口ポート５０と、冷媒出口ポート５２と、を含む。冷媒入口ポート５０および冷媒出口ポート５２は、管バンク４４に接続されて、冷却流体がコンデンサ２４のハウジングに入り、管バンク４４を通って、その後、コンデンサのハウジング４２を出るのを可能にする。同様に、作動媒体入口ポート４６および作動媒体出口ポート４８は、コンデンサのハウジング４２に接続されて、作動媒体がハウジング４２に入り、管バンク４４の周りを通り、その後、ハウジング４２を出るのを可能にする。いくつかの実施例においては、１つまたは複数のディフューザプレート５４（図５を参照）を、作動媒体入口４６の近くに置いて、コンデンサ２４内の作動媒体の分配を容易にする。図１から図４に示す実施例においては、ハウジング４２は、ハウジング４２の各軸方向の端に取り外し可能なアクセスパネル５６を含む。好ましい実施例においては、アクセスパネル５６の１つは、ハウジング４２の円周側の１つに枢動可能に取り付けられ、反対側の円周側には、選択的に動作可能なラッチ（図示せず）を介して取り付け可能にして、アクセスパネル５６が容易に枢動されて管バンク４４へのアクセスを提供する。
【００２２】
いくつかの実施例においては、非凝縮性パージユニット５８（図７〜図９に概略的に示す）が、コンデンサ２４に取り付けられる。パージユニット５８は、コンデンサのハウジング４２の蒸気領域に蓄積される空気と水蒸気を抜き取るように動作可能で、その空気や水蒸気がオイルの加水分解または部品の腐食の原因となるのを最小限にする、または排除する。パージユニット５８は、システム制御装置が熱力学的に非凝縮性ガスの存在を確認したときのみ、作動される。
【００２３】
図５を参照すると、いくつかの実施例においては、ＯＲＣ装置２０は、作動媒体が蒸発器２８に入る前に作動媒体を予熱する回収熱交換器６０を含む。回収熱交換器６０は、ターボ発電機２２を出る作動媒体の少なくとも一部から熱エネルギを受け取り、その熱エネルギを用いて蒸発器２８に入る作動媒体を予熱するように動作可能である。図５に示す実施例においては、回収熱交換器６０は、コンデンサ２４のハウジング４２内に配置される複数のダクト６２を含む。ダクト６２は、コンデンサ２４の作動媒体出口ポート４８の下流と、蒸発器２８の上流で直列に接続される。仕切り６４は、回収熱交換器ダクト６２を部分的に囲んで、それらをコンデンサ２４の残りの部分から分離する。作動媒体は、作動媒体入口ポート４６を通ってコンデンサ２４に入り、回収熱交換器６０を通った後、コンデンサ２４の残りの部分に入る。１つまたは複数のディフューザ５４を回収熱交換器内に配置して、回収熱交換器６０内の作動媒体の分配を容易にすることができる。コンデンサ２４内に回収熱交換器６０を置くことによって、ＯＲＣ装置２０のサイズは有利に最小化される。しかしながら、代わりに、コンデンサ２４の外側に配置された回収熱交換器６０を用いてもよい。
【００２４】
図１〜図４を参照すると、ＯＲＣ装置２０は、蒸発器２８に液体冷媒を供給する１つまたは複数の可変速冷媒供給ポンプ２６を含む。一実施例においては、冷媒供給ポンプ２６は、比較的低い有効ポンプ吸込ヘッド（ＮＰＳＨ）で液体冷媒を蒸発器２８に供給するタービン再生ポンプである。この設計に、比較的低いシステムの圧力差を組み合わせることによって、供給ポンプ２６とコンデンサ２４を同じ高さで取り付けることができ、復水ポンプと供給ポンプを別々にする必要性が無くなる。別の実施例においては、冷媒供給ポンプ２６は、側路型遠心ポンプであってもよく、軸方向入口遠心ポンプであってもよい。冷媒供給ポンプ２６は、排気の状態のあらゆる範囲に亘って完全に比例した可変速度運転を可能にするインバータを備える。他のポンプ制御を、その代わりに使ってもよい。２つまたはそれ以上の冷媒供給ポンプ２６を使う用途では、余分のポンプがあることによる利点がある。いくつかの実施例においては、供給ポンプ２６の各々のすぐ後ろに配置された配管７４は、交差配管セグメント７６によって互いに接続される。多数の冷媒供給ポンプ２６と交差配管セグメント７６は、コンデンサ２４の異なる箇所にある作動媒体を収集することによって、大きな縦揺れと横揺れのある海洋環境へのＯＲＣ装置２０の適応能力を増強する。複数のターボ発電機２２と複数の冷媒供給ポンプ２６とを有するＯＲＣの構成では、各ターボ発電機２２または各供給ポンプ２６を作動媒体流のパターンから選択的に取り除くことができる弁６６（図７〜図１０参照）を設ける。あるいは、供給ポンプ２６を各ターボ発電機２２に関連付けてもよく、そうすることによって、関連付けられた供給ポンプ２６を選択的に作動させて、関連付けられたターボ発電機２２を作動／非作動させることができる。
【００２５】
図７〜図１０に示されたＯＲＣ装置２０の構成は、各々、海洋用途で用いられる冷却回路６８を含み、冷却媒体（例えば、海水）は、冷却媒体源７０（例えば、船舶の周囲の環境内の水域）からアクセスして、（冷媒の入口ポート５０および出口ポート５２を介して）コンデンサ２４を迂回して通り、冷却媒体源７０に戻る。別の実施例においては、冷却回路６８は、冷却媒体から熱エネルギを取り除く熱交換器（例えば、冷却塔）を含む。
【００２６】
ＯＲＣ装置２０の構成を、図７〜図１０に概略的に示す。これらの構成は、ＯＲＣ装置２０の構成の例を表すもので、本発明で可能な構成はこれらのみであると解釈してはならない。矢印は、各構成における作動媒体流のパターンを表す。
【００２７】
図７に示す第１の構成を参照すると、１対の冷媒供給ポンプ２６で始まり、作動媒体が蒸発器２８の方にポンピングされる。図７に示す実施例においては、作動媒体は、蒸発器２８に入る前に、回収熱交換器６０を通り、そこで、予熱される。海洋用途においては、蒸発器２８は、船舶の発電装置の排気物を受ける排気ダクト内に配置される。蒸発器２８を出る作動媒体は、その後、ターボ発電機２２の方に移動する。バイパス弁７２は、蒸発器２８とターボ発電機２２との間に配置され、作動媒体がターボ発電機２２を選択的に迂回してコンデンサ２４の方に行くのを可能にする。オリフィス７３が、バイパス弁７２の下流に配置されて、流れを制限する。次に述べるように、バイパス弁７２は、作動媒体がターボ発電機２２の周りを完全にバイパスするよう動作可能である。あるいは、バイパス弁７２は、ターボ発電機２２に導入される作動媒体の量を選択的に変更するように動作することができる。作動媒体の一部または全てがターボ発電機２２の周りを迂回しなかったとすると、作動媒体は、ターボ発電機２２のタービン３０の部分に入り、ターボ発電機２２に動力を供給するのに必要なエネルギを提供する。作動媒体は、ターボ発電機２２を通ると、コンデンサ２４の方に移動する。ターボ発電機２２の周りを迂回する作動媒体も、また、コンデンサ２４の方に移動する。蒸発器２８を除いたＯＲＣ装置２０の構成の斜視図を図１に示す。
【００２８】
１対のターボ発電機２２を含む第２のＯＲＣ装置２０の構成を図８に概略的に示す。タービンの入口は、蒸発器２８からの供給管路に接続される。タービン入口弁６６ａは、各ターボ発電機２２のすぐ上流に配置される。いくつかの実施例においては、タービン出口弁６６ｂは、各ターボ発電機２２のすぐ下流に配置される。これらの実施例においては、ＯＲＣ装置の低圧側に接続される安全圧力ブリードが設けられる。第２のＯＲＣ装置２０の構成は、複数の蒸発器２８も含む。蒸発器入口弁７８は、各蒸発器２８のすぐ上流に配置される。いくつかの実施例においては、蒸発器出口バルブ８０は、各蒸発器２８のすぐ下流に配置される。蒸発器２８を除いたＯＲＣ装置２０のこの構成の斜視図を図２に示す。
【００２９】
３つのターボ発電機２２を含む第３のＯＲＣ装置２０の構成を図９に概略的に示す。蒸発器２８を除いたＯＲＣ装置２０のこの構成の部分の斜視図を図３に示す。
【００３０】
３つのターボ発電機２２と１対のコンデンサ２４とを含む第４のＯＲＣ装置２０の構成を図１０に概略的に示す。蒸発器２８を除いたＯＲＣ装置２０のこの構成の部分の斜視図を図４に示す。
【００３１】
その構成の全てにおいて、ＯＲＣ制御装置は、閉じた密閉環境において可変速供給ポンプ２６を用いて、極めて予測可能に計画されたタービン入口の過熱／圧力曲線に沿ってＯＲＣ装置２０を維持する。このような曲線の例を図１１に示す。
【００３２】
コンデンサの負荷を供給ポンプ（単数または複数）２６を介して調節することによって、システムの負荷が変わるときの凝縮圧力を維持する。一次供給ポンプスピード／過熱制御ループに加えて、ＯＲＣ制御装置を用いて、（１）用途に応じて高温ガスブロワ速度またはバイパス弁７２の位置を制御することにより発生する正味発電量（２）発電機３４とギアボックス３２のオイル流の選択段階、および（３）パージユニット５８の作動を制御する。ＯＲＣ制御装置を用いて全てのＯＲＣシステムセンサを監視し、いずれかのシステムの動作可能な設定値の範囲を超えているかどうかを評価することができる。警告やアラームを市販の冷却装置の動作に類似した方法で生成して、ログすることができ、アラームが鳴ると、制御システムが保護停止シーケンス（および可能であれば再始動のロックアウト）を開始する。ＯＲＣ制御装置の具体的な詳細は、関連する具体的な構成と当面の用途に応じて決まる。本発明のＯＲＣ装置２０は、適切なレベルの予測と診断を伴う完全に自動化された無人運転用に設計することができる。
【００３３】
ＯＲＣ装置２０は、ＯＲＣ制御装置からトリガすることができるシステムイネーブルリレーを備えてもよく、高温ガス温度センサを用いて自動的に開始してもよい。ＯＲＣ装置２０を作動させると、システムは、自動始動シーケンスを開始するイネーブル信号を待つ。自動始動シーケンスがトリガされると、蒸発器２８への流体供給が、制御された割合で増加されて、バイパス弁７２を通る圧力を増し始め、コンデンサの負荷をシステムの負荷に適合させる。制御システムが、タービンの過熱が制御下にあると判断すると、タービンオイルポンプを作動し、発電機３４は、誘導モータとしてエネルギを供給される。従って、タービン速度は、周波数同期の要件のないグリッド周波数に固定される。タービンが速くなると、タービン入口弁６６ａが自動的に開いて、発電機への動力の流入が、途切れなく発電に移行する。
【００３４】
ＯＲＣ装置２０の停止は、同様に簡単である。蒸発器（単数または複数）２８を通る排気物の温度が動作制限値未満に下がると、または過熱が最小電力で維持できない場合、ＯＲＣ制御システムは、自動停止シーケンスを始める。発電機３４はグリッドに接続されたままで、タービン入口弁６６ａが閉まり、タービンバイパス弁７２が開く。発電機３４は、再び、（発電機と反対の）モータになり、少しの間、動力を引き出した後、動力が除かれて、ユニットは、惰性で運転後、止まる。冷媒供給ポンプ２６は、運転し続けて蒸発器２８を冷却し、コンデンサ２４は、負荷を排出し続け、最後には、システムを通して連続した小さい液体循環が生じる。システムの温度と圧力が、停止するのに十分になると、冷媒供給ポンプ２６、タービンオイルポンプ、およびコンデンサ２４は、停止し、システムは、次のイネーブル信号に備える。
【００３５】
自動始動シーケンスが完了すると、制御システムは、連続した過熱制御とアラーム監視を開始する。制御システムは、特定のターンダウン比内で全ての高温ガス負荷の変化を追跡する。急激な負荷の変化を追跡することができる。負荷が増加している間、システムが新しい平衡点に達するまで、著しい過熱オーバーシュートを調整することができる。負荷が減少している間、過熱制御が再構築されるまで、システムは、少しの間、タービンバイパスに移行することができる。 供給された熱負荷が高くなりすぎる、または低くなりすぎる場合、過熱は、認められた制限値を越え、システムは（程なく）停止する。この状態から、ＯＲＣ装置２０は、蒸発器の高温が存在すれば少し遅れて、再び、自動始動シーケンスを開始する。
【００３６】
本発明を、本発明の詳細な実施例に関連して図示し、記述したが、本発明の真意および範囲を逸脱することなく本発明の形態および詳細に様々な変更を行うことができることを、当業者は理解されよう。 
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】単一のターボ発電機を有する本発明のＯＲＣ装置の実施例の概略斜視図である。
【図２】１対のターボ発電機を有する本発明のＯＲＣ装置の実施例の概略斜視図である。
【図３】３つのターボ発電機と単一のコンデンサを有する本発明のＯＲＣ装置の実施例の概略斜視図である。
【図４】３つのターボ発電機と１対のコンデンサを有する本発明のＯＲＣ装置の実施例の概略斜視図である。
【図５】コンデンサの断面平面図である。
【図６】蒸発器の概略斜視図である。
【図７】単一のターボ発電機を含むＯＲＣ装置の回路図である。
【図８】１対のターボ発電機を含むＯＲＣ装置の回路図である。
【図９】３つのターボ発電機を含むＯＲＣ装置の回路図である。
【図１０】３つのターボ発電機と１対のコンデンサを含むＯＲＣ装置の回路図である。
【図１１】ランキンサイクルを示す圧力とエンタルピ曲線の図である。
【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】
2008522081.tif 000009
【図８】
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【図９】
2008522081.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
2008522081.tif 000014
2008522081.tif 000015