(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱を機械エネルギーに変換する装置であって、
１バール（１０５Ｎ／ｍ２）の圧力において３０から２５０℃の間の範囲内の沸騰温度を有する流体と、前記流体の液相内に分散または懸濁させたナノ粒子とを含み、前記ナノ粒子は、凝縮核または沸騰核、あるいはその両方として備えられており、前記ナノ粒子の表面は、凝縮または沸騰、あるいはその両方を持続させるように適合されている、作動流体と、
前記作動流体を少なくとも部分的に凝縮して、それによって前記作動流体から熱を除去するように適合された、流入コンデンサ装置であって、前記流入コンデンサ装置は、前記作動流体の流れ方向に対して直列に配設されている、前記作動流体から熱を除去するための、熱または冷気を運ぶ流体を誘導する導管を備える複数のステータ熱交換器を備える、流入コンデンサ装置と、
可動要素であって、前記作動流体の液体−気体混合物が、前記作動流体の前記液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を、前記可動要素と関連づけられた機械エネルギーに少なくとも部分的に変換するように、前記作動流体の前記流れ方向に対して、前記流入コンデンサ装置の２つの前記ステータ熱交換器の間に配設されている、可動要素と
を備え、
前記作動流体に含有されている前記ナノ粒子は、凝縮過程を強化し、かつ加速させるために、全凝縮表面を増大させるように適合されており、前記凝縮過程は、前記作動流体の前記液体−気体混合物の一部が前記ナノ粒子において凝縮するように実現される、装置。
【請求項２】
前記作動流体の前記液体−気体混合物を生成するために前記作動流体を加熱するように適合された、ボイラと、
前記作動流体の前記液体−気体混合物を膨張させるように適合された、膨張装置と
をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記作動流体の前記液体−気体混合物が、蒸気品質１００％から８０％の間、または９９％から９３％の間で、前記流入コンデンサ装置に入るか、または前記作動流体の前記液体−気体混合物が、蒸気品質６０％から４０％の間、または５５％から４５％の間で、前記流入コンデンサ装置から出るか、あるいはその両方である、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記ボイラは、前記作動流体の前記液体−気体混合物を生成するために前記作動流体を加熱するように適合された前記作動流体が通過する少なくとも１つのチャネルを有する、チャネル流ボイラであり、前記ナノ粒子は、前記少なくとも１つのチャネル内部での沸騰のための核生成部位として作用する、請求項２または請求項２を引用する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記ナノ粒子は、機能化表面の親水性表面を有する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記ナノ粒子は、酸化物単層または有機単層、あるいはその両方を含む、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記ナノ粒子の直径は、１から１００ｎｍの間である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記ナノ粒子の直径は、１から５０ｎｍの間である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記ナノ粒子の直径は、１から１０ｎｍの間である、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
熱を機械エネルギーに変換する方法であって、
作動流体の液体−気体混合物を生成するために、ナノ粒子を含む前記作動流体を加熱するステップ（Ｓ１）と、
前記作動流体の前記液体−気体混合物を膨張させるステップ（Ｓ２）と、
前記作動流体の前記液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を機械エネルギーに変換するステップ（Ｓ３）と、
凝縮核としての前記ナノ粒子において、凝縮が少なくとも部分的に起こるように、流入コンデンサ装置内の前記作動流体の前記液体−気体混合物を、少なくとも部分的に凝縮させるステップ（Ｓ４）と
を含み、
前記流入コンデンサ装置は、前記作動流体の流れ方向に対して直列に配設されている、前記作動流体から熱を除去するための、熱または冷気を運ぶ流体を誘導する導管を備える複数のステータ熱交換器を備え、
前記作動流体の前記液体−気体混合物が、前記作動流体の前記液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を、可動要素と関連づけられた機械エネルギーに少なくとも部分的に変換するように、前記可動要素は、前記作動流体の前記流れ方向に対して、前記流入コンデンサ装置の２つの前記ステータ熱交換器の間に配設され、
前記方法が熱力学サイクルとして作動するか、または前記流入コンデンサ装置における凝縮がほぼ等温であるか、あるいはその両方である、方法。
【請求項１１】
前記複数のステータ熱交換器が、前記流入コンデンサ装置における凝縮中に前記流入コンデンサ装置を通過した前記作動流体が再び前記流入コンデンサ装置を通過する循環式再冷却を可能にして、等温凝縮を可能にする、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱を機械エネルギーに変換する装置用の作動流体（working fluid）、熱を機械エネルギーに変換する装置、および熱を機械エネルギーに変換する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日の電気エネルギーのほとんどは、機械的仕事を生み出すための熱力学的サイクルを使用して発生させる。カルノー・サイクルは、ニコラ・レオナール・サディ・カルノー（Nicolas Leonard Sadi Carnot）により提案された理想的な理論熱力学サイクルである。この理論サイクルは、２つの熱貯蔵器間で、所与の量の熱を仕事に変換するための、任意の熱力学サイクルの効率に対する上限を設定する。２相作動流体のためのサイクルは、ランキン・サイクルである。ウィリアム・ＪＭ・ランキン（William J.M. Rankine）は、Ｔ−ｓ図がカルノー・サイクルと類似するので、２相作動流体に対する実際的なカルノー・サイクルであると考えられる、水蒸気エンジンの基本的な熱力学基盤を提供した。主たる差異は、熱の（ボイラにおける）付加および（コンデンサにおける）遮断が、ランキン・サイクルでは等圧的であり、理論カルノー・サイクルでは等温的であることにある。ポンプは、コンデンサから受け入れられた作動流体を加圧する。サイクルを通して作動流体をポンピングする際のエネルギーのすべてが、コンデンサにおいて遮断される、ボイラ内での蒸発のエネルギーのすべてと同様に、失われる。液体の作動流体のポンピングには、タービン動力の約１〜３％を必要とする。ランキン・サイクルの効率は、作動流体と機器材料とによって制限される。タービン中への水蒸気進入温度は、約５６５℃であり、コンデンサ温度は約３０℃である。これによって、理論カルノー効率が約６３％、現代的な多段階発電所に対する実際効率が４２％となり、圧力に抵抗する膨張仕事のため、および沸騰と凝縮における温度勾配によって、２１％が、主としてボイラとコンデンサにおいて失われる。多種類の作動流体を使用することが可能であるが、水は、無毒、無反応性であって、豊富にあり、低コストで、かつ良好な熱力学特性を有するので、一般に好まれる流体である。ランキン・サイクルが有機作動流体で実現される場合には、一般に有機ランキン・サイクル（ＯＲＣ）と呼ばれる。
【０００３】
古典的なランキン・エンジンは、４つの別個の構成要素、すなわち、ボイラ、膨張装置、コンデンサ、およびポンプを有する。さらに、古典的なランキン・エンジンは、気相と液相の間の相変化を伴う。ランキン・サイクルの最も顕著な特徴は、膨張装置からボイラとコンデンサが分離されることと、膨張装置における液体から気体への作動流体の相変化を回避することである。古典的なランキン・エンジンは、相変化過程と、再加熱なしの断熱膨張過程と、熱源、作動流体、およびヒート・シンク間の温度勾配とによる、体積増加を利用できないため、その効率は制限される。膨張装置から加熱冷却熱交換器を分離することの主な理由は、体積不適合（volume incompatibility）である。このことは、熱交換器の体積が、膨張装置よりもはるかに大きいことを意味する。低級熱源は、高級変換過程におけるよりも、はるかに大きい相対効率損失を誘発するので、温度勾配が小さいことは、低級熱源に対してはるかに重要である。
【０００４】
文献米国特許第８１６６７６１Ｂ２号は、よりエネルギー効率の高い、ランキン・サイクルの代替サイクルを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８１６６７６１Ｂ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本開示の一態様は、より小さい体積における沸騰および凝縮と、より大きい体積における膨張を可能にするとともに、より高い全体効率を可能にする、熱を機械エネルギーに変換する装置のための改良された作動流体を提供することである。
【０００７】
本開示の別の態様は、熱を機械エネルギーに変換するための改良された装置を提供することである。
【０００８】
本開示のさらに別の態様は、熱を機械エネルギーに変換する改良された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、熱を機械エネルギーに変換する装置のための作動流体が開示される。この作動流体は、１バール（１０５Ｎ／ｍ２）の圧力において３０から２５０℃の間の範囲内の沸騰温度を有する流体と、流体の液相内に分散または懸濁させたナノ粒子とを含む。前記ナノ粒子は、凝縮核または沸騰核、あるいはその両方として備えられており、前記ナノ粒子の表面は、凝縮または沸騰、あるいはその両方を持続させるように適合されている。
【００１０】
作動流体の一実施形態によれば、前記ナノ粒子の直径は、１から１００ｎｍの間、好ましくは１から５０ｎｍの間、より好ましくは１から１０ｎｍの間である。
【００１１】
作動流体のさらに別の実施形態によれば、流体内の前記ナノ粒子の濃度は、０．０１から１体積パーセントの範囲、好ましくは０．０５から０．５体積パーセントの範囲、より好ましくは０．０６から０．１４体積パーセントの範囲である。
【００１２】
作動流体のさらに別の実施形態によれば、前記ナノ粒子は、機能化表面（functionalized surface）、特に親水性表面を有する。
【００１３】
作動流体のさらに別の実施形態によれば、前記ナノ粒子は、酸化物単層または有機単層、あるいはその両方を含む。
【００１４】
さらに、熱を機械エネルギーに変換する装置が開示される。この装置は、上記作動流体に記載の作動流体と、作動流体を少なくとも部分的に凝縮して、それによって作動流体から熱を除去するように適合された、流入コンデンサ装置（inflow condenser device）とを備える。作動流体に含有されている前記ナノ粒子は、凝縮過程を強化し、かつ加速させるために、全体凝縮表面を増大させる。凝縮過程は、作動流体の液体−気体混合物（liquid-gas mixture）の一部が前記ナノ粒子において凝縮するように実現される。
【００１５】
一実施形態によれば、装置は、作動流体の液体−気体混合物を生成するために作動流体を加熱するように適合されたボイラと、作動流体の液体−気体混合物を膨張させるように適合された、膨張装置とをさらに備える。
【００１６】
装置のさらに別の実施形態によれば、流入コンデンサ装置は、作動流体から熱を除去するためのステータ熱交換器（stator heat exchanger）を備える。
【００１７】
装置のさらに別の実施形態によれば、流入コンデンサ装置は、作動流体の流れ方向に対して直列に配設されている、作動流体から熱を除去するための複数のステータ熱交換器を備える。
【００１８】
さらに別の実施形態によれば、装置は可動要素をさらに備え、この可動要素は、作動流体の液体−気体混合物が、作動流体の液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を、可動要素と関連づけられた機械エネルギーに少なくとも部分的に変換するように配設されている。
【００１９】
装置のさらに別の実施形態によれば、流入コンデンサ装置は、作動流体の流れ方向に対して直列に配設されている、作動流体から熱を除去するための複数のステータ熱交換器を備え、可動要素は、作動流体の流れ方向に対して、流入コンデンサ装置の２つのステータ熱交換器の間に配設されている。
【００２０】
装置のさらに別の実施形態によれば、作動流体の液体−気体混合物が、蒸気品質（vapor quality）１００％から８０％の間、好ましくは、９９％から９３％の間で、流入コンデンサ装置に入るか、または作動流体の液体−気体混合物が、蒸気品質６０％から４０％の間、好ましくは５５％から４５％の間で、流入コンデンサ装置から出るか、あるいはその両方である。
【００２１】
装置のさらに別の実施形態によれば、ボイラは、作動流体の液体−気体混合物を生成するために作動流体を加熱するように適合された少なくとも１つのチャネルを有する、チャネル流ボイラ（channel flow boiler）であるとともに、前記ナノ粒子は、少なくとも１つのチャネル内部の沸騰のための核生成部位として作用する。
【００２２】
さらに、熱を機械エネルギーに変換する方法が開示される。この方法は、以下のステップ、すなわち、
作動流体の液体−気体混合物を生成するために、ナノ粒子を含む作動流体を加熱するステップＳ１と、
作動流体の液体−気体混合物を膨張させるステップＳ２と、
作動流体の液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を機械エネルギーに変換するステップＳ３と、
凝縮核としての前記ナノ粒子において、凝縮が少なくとも部分的に起こるように、流入コンデンサ装置内の作動流体の液体−気体混合物を、少なくとも部分的に凝縮させるステップＳ４とを含む。
【００２３】
この方法は、熱力学サイクルとして作動するか、または流入コンデンサ装置における凝縮はほぼ等温であるか、あるいはその両方である。
【００２４】
この方法の一実施形態によれば、複数のステータ熱交換器は、流入コンデンサ装置における凝縮中に循環式再冷却を可能にして、等温凝縮を可能にする。
【００２５】
提示された、熱を機械エネルギーに変換する装置用の作動流体、熱を機械エネルギーに変換する装置、および熱を機械エネルギーに変換する方法のいくつかの実施形態は、実施形態について上述または後述しているような、個別または組み合わされた特徴、方法ステップまたは態様を含んでもよい。
【００２６】
以下では、作動流体、装置および方法の実施形態について、同封の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】Ｔ−ｓ図における水蒸気ランキン・サイクルを示す図である。
【図２】一実施形態による熱を機械エネルギーに変換する装置を示す概略図である。
【図３】一実施形態による作動流体を示す概略図である。
【図４】さらに別の実施形態による熱を機械エネルギーに変換する装置を示す概略図である。
【図５】図４に記載の熱を機械エネルギーに変換する装置を示す概略横断面図である。
【図６】図５の部分Ｉを示す拡大図である。
【図７】図５に示された装置における蒸気品質を示す概略図である。
【図８】図５に示されたのと類似の装置による、Ｔ−ｓ図における修正熱力学サイクルを示す図である。
【図９】さらに別の実施形態による、熱を機械エネルギーに変換する装置を示す概略横断面図である。
【図１０】一実施形態による熱を機械エネルギーに変換する方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面における同一要素または機能的に類似の要素には、特に断らない場合には、同一の参照記号が割り当てられる。
【００２９】
熱を機械エネルギーに変換する装置用の作動流体が開示される。この作動流体は、１バール（１０５Ｎ／ｍ２）の圧力において３０から２５０℃の間の範囲内の沸騰温度を有する流体と、流体の液相中に分散または懸濁させたナノ粒子とを含む。前記ナノ粒子は、凝縮核または沸騰核、あるいはその両方として備えられており、前記ナノ粒子の表面は、凝縮または沸騰、あるいはその両方を持続させるように適合されている。
【００３０】
作動流体がナノ粒子を含むため、はるかに小さく、より効率的な、熱を機械エネルギーに変換する装置全体を実現することができる。特に、凝縮装置全体をより小さくすることができる。ナノ粒子支援凝縮によって、流入コンデンサ装置を使用することが可能になる。作動流体は、流入コンデンサ装置を通過する間に、少なくとも部分的に凝縮する。このことは、作動流体が流入コンデンサ装置を通過する間に、作動流体内のナノ粒子が全体凝縮表面を増大させるので可能である。それは、ナノ粒子が、凝縮過程に対する核生成部位として作用することを意味する。
【００３１】
作動流体は、熱力学サイクル内で使用されるように適合された流体を含む。熱力学サイクルの間に、作動流体は、加圧、膨張、凝縮または圧縮されるか、あるいはそれらの組合せを受ける可能性がある。さらに、作動流体は、特に液相と気相の間で、相変化を起こす可能性があり、逆のことも起こり得る。例えば、作動流体は水としてもよい。しかしながら、作動流体は、メタノール、トルエン、またはペンタンなどの有機流体としてもよい。１バール（１０５Ｎ／ｍ２）の圧力において、流体の沸騰温度は、３０から２５０℃の範囲、好ましくは６５から２００℃の範囲、より好ましくは７５から１５０℃の範囲である。さらに、ナノ粒子を流体内に分布させる。流体の液相において、ナノ粒子は、流体内に分散または懸濁させている。
【００３２】
作動流体の一実施形態によれば、前記ナノ粒子の直径は、１から１００ｎｍの間、好ましくは１から５０ｎｍの間、より好ましくは１から１０ｎｍの間である。ナノ粒子が十分に小さい場合には、ナノ粒子は装置のロータ要素を損傷させることがない。ナノ粒子が１００ｎｍより小さい場合には、ナノ粒子は、気体流とともに流れ、ブレードに衝突することはなく、したがって発生する損傷は、はるかに少ない。
【００３３】
作動流体のさらに別の実施形態によれば、流体内での前記ナノ粒子の濃度は、０．０１から１体積パーセントの範囲、好ましくは０．０５から０．５体積パーセントの範囲、より好ましくは０．０６から０．１４体積パーセントの範囲である。０．０１から１体積パーセントの間のナノ粒子の濃度は、流入コンデンサ装置における作動流体の迅速で効率的な凝縮を可能にするために適している。
【００３４】
作動流体のさらに別の実施形態によれば、前記ナノ粒子は、機能化表面、特に親水性表面を有する。ナノ粒子の機能化表面は、ナノ粒子を分離させておくのに有利であり得る。親水性表面は、流体内でのナノ粒子の凝集を防止することができる。
【００３５】
作動流体のさらに別の実施形態によれば、前記ナノ粒子は、酸化物単層または有機単層、あるいはその両方を含む。また、ナノ粒子の酸化物単層または有機単層、あるいはその両方は、流体内でのナノ粒子の凝集を防止することができる。さらに、凝縮または沸騰、あるいはその両方の有効性を向上させることができる。
【００３６】
さらに、熱を機械エネルギーに変換する装置が開示される。この装置は、記載の作動流体による作動流体と、作動流体を少なくとも部分的に凝縮させて、それによって作動流体から熱を除去するように適合された流入コンデンサ装置とを備える。作動流体に含有される前記ナノ粒子は、凝縮過程を強化し、かつ加速させるために、全体凝縮表面を増大させる。凝縮過程は、作動流体の液体−気体混合物の一部が前記ナノ粒子において凝縮するように実現される。
【００３７】
熱を機械エネルギーに変換する装置は、コンデンサ部またはボイラ部、あるいはその両方をより小型に製作できるので、熱を機械エネルギーに変換する従来のエンジンと比較して、寸法を低減させることができる。ナノ粒子支援凝縮によって、流入コンデンサ装置を使用することが可能になる。作動流体は、流入コンデンサ装置を通過する間に、少なくとも部分的に凝縮する。このことは、作動流体が流入コンデンサ装置を通過する間に、作動流体内のナノ粒子が全体凝縮表面を増大させるため、可能である。それは、ナノ粒子が、凝縮過程に対する核生成部位として作用することを意味する。詳細には、低温／低圧作動のために、膨張装置はより大きくなる。ナノ粒子と流入構成によって、ボイラおよびコンデンサは、大幅に小さくなり、その結果として、それらは、この時点ではより大きい膨張装置内に含めることができる。
【００３８】
一実施形態によれば、装置は、作動流体の液体−気体混合物を生成するために、作動流体を加熱するように適合されたボイラと、作動流体の液体−気体混合物を膨張させるように適合された膨張装置とを備える。ボイラ、膨張装置および流入コンデンサ装置は、同程度の寸法であり、したがって複合タービン装置に一体化することができる。
【００３９】
ボイラは、液体−気体混合物を提供するように適合させてもよい。液体−気体混合物は、作動流体の液相と、作動流体の気相とを含んでもよい。さらに、ボイラは、予め設定された、液体−気体混合物の気体または蒸気の、ある質量分率を有する、液体−気体混合物を提供してもよい。液体−気体混合物の気体の質量分率は、蒸気品質とも呼ばれる。さらに、沸騰装置は、液体小滴衝突による、可動要素、例えば、タービン・ブレードの有害な浸食を避けるために、液相が複数の小さい液滴に微細に分散され、液滴の寸法が小さいために、これらの液滴が流動気相に完全に連行される、液体−気体混合物を提供するように適合させてもよい。
【００４０】
膨張装置は、液体−気体混合物の膨張を可能にする機構を備えてもよい。液体−気体混合物の膨張によって、液体−気体混合物の体積が増大する。膨張する液体−気体混合物の体積増加を説明するためには、膨張装置の内容積も、例えば、流れ方向に沿って、増大しなくてはならない。
【００４１】
ボイラは、膨張装置に、少なくとも部分的に結合することができる。膨張装置は、機械エネルギーを発生させるように適合させることができる。例えば、ボイラの出口と、膨張装置の入口を一致させてもよい。さらに、膨張装置は、少なくとも部分的に、流入コンデンサ装置に結合することができる。例えば、膨張装置の出口と、流入コンデンサ装置の入口を一致させてもよい。特に、ボイラ、膨張装置および流入コンデンサ装置は、一体的に形成してもよい。さらに、ボイラと膨張装置とは、沸騰装置において生成された液体−気体混合物の運動エネルギーが、沸騰および加速装置から膨張装置への液体−気体混合物の通過中に、維持されるように配設または配列してもよい。特に、沸騰装置と膨張装置との間の導管または管を省略してもよい。
【００４２】
ボイラ、膨張装置および流入コンデンサ装置は、作動流体の流れ方向などの、選好方向をそれぞれ有してもよい。実施形態において、ボイラ、膨張装置および流入コンデンサ装置の選好方向は、互いに平行であるか、または同一線であるか、あるいはその両方である。代替形態において、湾曲部（turn）を設けることができるが、それは効率を低下させる。
【００４３】
装置のさらに別の実施形態によれば、流入コンデンサ装置は、作動流体から熱を除去するステータ熱交換器を備える。流入コンデンサ装置において、凝縮過程は、熱伝達過程から分離されている。したがって、流入コンデンサ装置における凝縮過程は、不均質凝縮過程である。この過程は、ナノ粒子によって仲介されるが、関連する熱伝達を含まない。原理的に、これは霧箱内での雲形成および霧生成と同じ過程である。したがって、流入コンデンサ装置は、気体膨張が許容されない場合には、熱伝達を実行するために、少なくとも１つのステータ熱交換器を備える。小型化されたシステムに対して、表面と体積の比は大きく、その結果として、略等温動作（near isothermal operation）に到達させるのに、ステータに加えて、明白な熱交換器は必要ではない。ステータ熱交換器は、必須ではない。熱交換は、体積膨張によって行うこともできる。
【００４４】
装置のさらに別の実施形態によれば、流入コンデンサ装置は、作動流体の流れ方向に対して直列に配設されている、作動流体から熱を除去するための複数のステータ熱交換器を備える。複数のステータ熱交換器は、１つだけのステータ熱交換器よりも、良好な熱伝達をもたらすことができる。
【００４５】
さらに別の実施形態によれば、装置は、可動要素をさらに備え、この可動要素は、作動流体の液体−気体混合物が、作動流体の液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を、可動要素と関連づけられた機械エネルギーに少なくとも部分的に変換するように配設されている。
【００４６】
可動要素は、ロータ要素としてもよい。特に、膨張する液体−気体混合物は、液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を移動要素に関連づけられた機械エネルギーに少なくとも部分的に変換することができる、可動要素を移動させてもよい。例えば、可動要素は、発電機などの発生装置用のシャフトを、駆動または推進してもよい。
【００４７】
特に、膨張する液体−気体混合物は、タービン装置の可動ロータ要素を推進してもよい。膨張する液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方が、可動ロータ要素を回転させてもよい。ロータ要素の回転によって、液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギーを、あるいはその両方を機械エネルギーに変換することができる。
【００４８】
装置のさらなる実施形態によれば、流入コンデンサ装置は、作動流体の流れ方向に対して直列に配設されている、作動流体から熱を除去するための複数のステータ熱交換器を備え、可動要素は、作動流体の流れ方向に対して、流入コンデンサ装置の２つのステータ熱交換器の間に配設されている。また、流入コンデンサ装置において、膨張する液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を、機械エネルギーに変換することができる。
【００４９】
装置のさらに別の実施形態によれば、作動流体の液体−気体混合物は、蒸気品質１００％から８０％の間、好ましくは、９９％から９３％の間で、流入コンデンサ装置に入るか、または作動流体の液体−気体混合物が、蒸気品質６０％から４０％の間、好ましくは５５％から４５％の間で、流入コンデンサ装置から出るか、あるいはその両方である。原理的に、凝縮の約９０％を、流入コンデンサ装置内部で発生させることができる。
【００５０】
装置のさらに別の実施形態によれば、ボイラは、作動流体の液体−気体混合物を生成するために作動流体を加熱するように適合された少なくとも１つのチャネルを有する、チャネル流ボイラであるとともに、前記ナノ粒子は、少なくとも１つのチャネル内部の沸騰のための核生成部位として作用する。ナノ粒子が理由で、沸騰過熱は低くすることができる。ナノ粒子は表面張力を低減させるので、このことが当てはまる。沸騰過程および凝縮過程は、流体内部での熱伝達、および熱交換器への熱伝達が制限されているため、および（小さい泡が不安定であるため、）沸騰に幾何学的支援が必要であるために、過熱または過冷を受けやすい。
【００５１】
さらに、熱を機械エネルギーに変換する方法が開示される。この方法は、以下のステップ、すなわち、
作動流体の液体−気体混合物を生成するために、ナノ粒子を含む作動流体を加熱するステップＳ１と、
作動流体の液体−気体混合物を膨張させるステップＳ２と、
作動流体の液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を機械エネルギーに変換するステップＳ３と、
凝縮核としての前記ナノ粒子において、凝縮が少なくとも部分的に起こるように、流入コンデンサ装置内の作動流体の液体−気体混合物を、少なくとも部分的に凝縮させるステップＳ４とを含む。
【００５２】
この方法が熱力学サイクルとして作動するか、または流入コンデンサ装置における凝縮がほぼ等温であるか、あるいはその両方である。
【００５３】
作動流体の液体−気体混合物の膨張は、略等温膨張である。それは、作動流体の液体−気体混合物を膨張させる間に、ステータ熱交換器を介して熱が加えられることを意味する。流入コンデンサ装置内での作動流体の液体−気体混合物の凝縮は、略等温凝縮である。それは、流入コンデンサ装置内で作動流体の液体−気体混合物を凝縮させる間に、ステータ熱交換器を介して熱が除去されることを意味する。
【００５４】
この方法の一実施形態によれば、複数のステータ熱交換器は、流入コンデンサ装置における凝縮中に循環式再冷却を可能にして、等温凝縮を可能にする。流入コンデンサ装置内のステータ熱交換器は、作動流体から熱を除去するために使用される。代替形態においては、流体体積膨張（volumetric fluid expansion）も可能である。
【００５５】
さらに、熱を機械エネルギーに変換する装置用の作動流体の使用が開示される。この作動流体は、１バール（１０５Ｎ／ｍ２）の圧力において３０から２５０℃の間の範囲内の沸騰温度を有する流体と、流体の液相内に分散または懸濁させたナノ粒子とを含む。前記ナノ粒子は、凝縮核または沸騰核、あるいはその両方として備えられており、前記ナノ粒子の表面は、凝縮または沸騰、あるいはその両方を持続させるように適合されている。
【００５６】
以下においては、熱を機械エネルギーに変換する装置の区間または部分だけが示されているものと理解される。実際の実施形態においては、バルブ、管、導管、アクセサリ、治具、ポンプ、圧縮器、その他などの追加の要素を含めることができる。
【００５７】
これらの実施形態は、ランキン・サイクル・ベースの過程といくらかの類似性を示している。図１は、Ｔ−ｓ図における水蒸気ランキン・サイクルを示す。特に、水蒸気ランキン・サイクルは、一般に、電気エネルギーを発生させる水蒸気発電機において使用されている。横軸１は系のエントロピを表わし、縦軸２は系の絶対温度Ｔを表わす。曲線３は、使用される作動流体、例えば水蒸気の飽和蒸気曲線を表わす。ランキン・サイクルは、作動流体の断熱圧縮（Ａ→Ｂ）、作動流体への等圧熱付加（Ｂ→Ｃ）、作動流体の断熱膨張（Ｃ→Ｄ）、および等圧放熱（Ｄ→Ａ）を含む。ランキン・サイクルの効率は、カルノー・サイクルの効率の約７０％に制限される。ランキン・サイクルとカルノー・サイクルの主要な差異は、熱付加（例えば、ボイラにおける）と放熱（例えば、コンデンサにおける）が、等エントロピ（すなわち、一定エントロピ）ではなく、等圧（すなわち、一定圧力）であること、および作動流体の膨張が、等温性ではなく、断熱的であることである。また、ランキン・サイクルの従来式の実現において直面する実際的な問題は、作動流体の断熱膨張中（Ｃ→Ｄ）の水滴の形成である。これらの水滴は、タービン・ブレードの衝撃浸食（impingement erosion）を生じさせる。このため、蒸気は、例えば、過熱されて、サイクル効率の損失が生じる。過熱を伴うランキン・サイクルは、図１において過程Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｃ’−Ｄ’−Ａで示されている。
【００５８】
図２は、熱を機械エネルギーに変換する装置４の一実施形態を示す概略図である。装置４は、作動流体６を少なくとも部分的に凝縮させて、それによって作動流体６から熱を除去するように適合された、流入コンデンサ装置５を備える。
【００５９】
図３は、一実施形態による作動流体６を示す概略図である。作動流体６は、流体７とナノ粒子８とを含む。ナノ粒子８は、作動流体６内に分布させている。流体７の液相において、ナノ粒子は分散または懸濁させている。ナノ粒子８は、凝縮核として備えられている。さらに、ナノ粒子８の表面は、凝縮を持続させるように適合されている。
【００６０】
図２の熱を機械エネルギーに変換する装置４は、図３の作動流体６を含む。ナノ粒子８は、ナノ粒子８の表面と流入コンデンサ装置５の表面とからなる、全体凝縮表面を増大させる。したがって、凝縮過程が増強される。流入コンデンサ装置５における凝縮過程は、作動流体６の液体−気体混合物の一部が、ナノ粒子８において凝縮するように実現される。
【００６１】
流入コンデンサ装置５は、可動要素、特にロータ要素１５を備えることができる。ロータ要素１５は、作動流体６の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を機械エネルギーに変換する。さらに、流入コンデンサ装置５は、作動流体６から熱を除去するためのステータ熱交換器１６を備えることができる。流入コンデンサ装置５において、凝縮過程は、ナノ粒子８が理由となり、熱伝達過程から分離されている。したがって、流入コンデンサ装置５は、少なくとも１つのステータ熱交換器１６を備えて、熱伝達を実行する。
【００６２】
装置４は、液体の作動流体６から液体−気体混合物を生成して加速させるために、作動流体６を加熱するように適合されたチャネル流ボイラとして実現されている。ボイラ９は、チャネル方向ｙを定義する、少なくとも１つのチャネルを有する。作動流体６は、供給ライン１１から入口１０を介してボイラ９へ供給される。装置４は、膨張装置１４をさらに備えてもよい。ボイラ９の出口１２は、膨張装置１４の入口１３に接続することができる。チャネル方向ｙは、膨張装置１４における可動要素１５の選好方向と一致させることができる。膨張装置１４は、液体−気体混合物を膨張させるように適合されるとともに、液体−気体混合物に熱を供給するように適合されている。特に、膨張装置１４は、可動要素、特にロータ要素１５によって、内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を、機械エネルギーに少なくとも部分的に変換する。さらに、膨張装置１４は、作動流体６に熱を加えるためのステータ熱交換器１６を備えることができる。これによって、作動流体６の等温膨張が可能になる。
【００６３】
熱力学サイクルを実行するために、装置４は、任意選択で、従来式コンデンサ１７とポンプ１８とに接続してもよい。さらに、装置４は、断熱ステージ１９を備えることができる。断熱ステージ１９は、膨張装置１４と流入コンデンサ装置５の間に配設される。
【００６４】
ボイラ９、膨張装置１４および流入コンデンサ装置５は、同程等の寸法を有する。したがって、個々の実体において、これらの機能、すなわち加熱、膨張および凝縮を分離することは必要ではない。ボイラ９、膨張装置１４および流入コンデンサ装置５は、１つの一体化装置とすることができる。従来型水蒸気エンジンにおいては、ボイラおよびコンデンサ（熱変換装置）は、現行の確立された温度および圧力に対して、膨張装置よりもはるかに大きい体積を有する。開示された装置および方法は、熱を機械エネルギーに変換するための、より小さく、良好な一体化されたシステムおよび機構を可能にする。
【００６５】
図４は、さらに別の実施形態による熱を機械エネルギーに変換する装置４を示す概略図である。装置４は、ボイラ９と、膨張装置１４と、断熱ステージ１９と、流入コンデンサ装置５と、コンデンサ装置２０とを備える。ボイラ９、膨張装置１４、断熱ステージ１９、流入コンデンサ装置５およびコンデンサ装置２０は、単一の装置４に一体化することができる。図４の熱を機械エネルギーに変換する装置４は、タービン２１として実現されている。タービン２１は、機械エネルギーを別の装置（図４には図示せず）に伝達するためのシャフト２２を備える。
【００６６】
図４において、熱源２３は、閉ループ２４内で装置４に接続されている。例えば、水を、閉ループ２４内で使用することができる。閉ループ２４は、膨張装置１４とボイラ９とに熱を供給するために、膨張装置１４とボイラ９とを通過している。さらに、閉ループ２４は、熱交換装置２５を通過する。
【００６７】
さらに、冷熱源（cold source）２６は、閉ループ２７内で装置４に接続されている。例えば、水を、閉ループ２７内で使用することができる。閉ループ２７は、コンデンサ装置２０を冷却するために、コンデンサ装置２０を通過する。
【００６８】
作動流体６は、閉ループ２８において、ボイラ９と、膨張装置１４と、断熱ステージ１９と、流入コンデンサ装置５と、コンデンサ装置２０とを通過する。さらに、コンデンサ装置２０を出てから、閉ループ２８は、流入コンデンサ装置５を２回目として通過し、それによって流入コンデンサ装置５を冷却するとともに、作動流体６を加熱する。それは、流入コンデンサ装置５における凝縮過程中に失われる熱の一部を、閉ループ２８が流入コンデンサ装置５を２回目に通過するときに、貯留することができることを意味する。これによって、熱力学サイクルの全体効率が増大する。さらに、閉ループ２８は熱交換装置２５を通過して、やはり熱交換装置２５を通過する閉ループ２４を介して、熱源２３によって加熱される。次いで、閉ループ２８はボイラ９に再び到達する。
【００６９】
図５は、図４に記載の熱を機械エネルギーに変換する装置４を示す概略横断面図である。図５においてわかるように、装置４は、単一のハウジング３６に一体化された、５つの区間を含む。第１の区間は、ボイラ９を含み、第２の区間は膨張装置１４を含み、第３の区間は断熱ステージ１９を含み、第４の区間は流入コンデンサ装置５を含み、第５の区間はコンデンサ装置２０を含む。装置４は、タービン２１として実現されている。タービン２１は、シャフト２２を備える。複数のロータ要素１５がシャフト２２に接続されている。
【００７０】
熱源２３と膨張装置１４とボイラ９とを接続する閉ループ２４は、加熱された流体を膨張装置１４とボイラ９とを通じてポンピングするためのポンプ２９を備える。さらに、閉ループ２４の加熱された流体は、熱交換装置２５も通過する。熱源２３は、例えば、太陽熱エネルギーまたは工業廃熱としてもよい。さらに、冷熱源２６とコンデンサ装置２０とを接続する閉ループ２７は、コンデンサ装置２０を通じて冷熱流体をポンピングするためのポンプ３０を備える。作動流体を収納する閉ループ２８は、作動流体をポンピングするためのポンプ３１を備える。
【００７１】
代替構成においては、熱交換装置２５は、入口と出口を交差させて接続することによって除外することができる。そうすると、復帰流体は熱源２３において加熱されて、その出口を介して供給ライン１１中に挿入される。そうすると、熱源２３と膨張装置１４の間は、単一のループだけになる。この構成の利点は、膨張装置１４の加熱流体と作動流体６の間に熱勾配が導入されないことである。
【００７２】
さらに、膨張装置１４、流入コンデンサ装置５およびコンデンサ装置２０は、膨張において液体−気体混合物に熱を供給するとともに、凝縮過程中に液体−気体混合物に冷気を供給するように適合された、ステータ熱交換器１６を備えてもよい。液体−気体混合物に熱または冷気を供給するために、ステータ熱交換器１６は、熱交換器機構を備える。熱交換器機構は、熱または冷気を運ぶ流体を誘導する導管を備える。特に、ステータ熱交換器１６によって液体−気体混合物に供給される熱は、膨張装置１４における液体−気体混合物の温度低下を少なくとも部分的に補償する。
【００７３】
ボイラ９は、第１のボイラ区間３２と第２のボイラ区間３３を含み、各ボイラ区間３２、３３は、複数のチャネル流ボイラ３４を備える。ボイラ区間３２、３３の数およびボイラ区間３２、３３の幾何学的配設は、その後の膨張装置１４の寸法と幾何学形状とに応じて決めてもよい。
【００７４】
供給ライン１１は、作動流体６を各チャネル流ボイラ３４へ供給する。作動流体６の液体−気体混合物が、各チャネル流ボイラ３４において生成されて、チャネル流ボイラ３４から膨張装置１４に向かう方向に出る。
【００７５】
装置４は、複数の後続ステージを備える。各ステージは、作動流体６の液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方を、機械エネルギーに少なくとも部分的に変換するように適合された、可動ロータ要素１５を備えることができる。さらに、装置４の各ステージは、作動流体６の液体−気体混合物に熱または冷気を供給するように適合された、ステータ熱交換器１６を備えることができる。可動ロータ要素１５およびステータ熱交換器１６は、作動流体６の流れ方向に対して配設されている。
【００７６】
図５においてわかるように、膨張装置１４の内径ｄは、作動流体６の流れ方向に増大する。また、作動流体６の液体−気体混合物は、作動流体６の流れ方向に膨張する。膨張装置１４における膨張は、ステータ熱交換器１６によって熱が加えられるので、略等温である。
【００７７】
断熱ステージ１９の直径は、図５に示されるように一定である。代替構成においては、断熱ステージ１９は連続的に拡がる。さらに、断熱ステージ１９は、従来型タービンにおけるように、複数のステージで構成することができる。
【００７８】
図６は、図５の部分Ｉを示す拡大図である。それは、図６が断熱ステージ１９と流入コンデンサ装置５とを、より詳細に示していることを意味する。矢印３５は、作動流体６の流れ方向を示す。わかるように、断熱ステージ１９は、３つのロータ要素１５ａ、１５ｂ、１５ｃを備え、ステータ熱交換器１６は備えない。作動流体６の液体−気体混合物は、さらに膨張し、断熱ステージ１９においては、熱交換は行われない。したがって、作動流体６の液体−気体混合物は、冷却と凝縮を開始する。
【００７９】
図６においてわかるように、断熱ステージ１９は、一定の直径を有する。しかしながら、代替構成においては、断熱ステージ１９は連続的に拡がる。
【００８０】
次に、作動流体６の液体−気体混合物は、流入コンデンサ装置５に入る。図６に示されている、流入コンデンサ装置５は、２つのステータ熱交換器１６ａ、１６ｂを備える。各ステータ熱交換器１６ａ、１６ｂは、作動流体６の液体−気体混合物と熱交換するように適合された、複数のフィン３７を備える。さらに、装置４は、流入コンデンサ装置５の区間内にロータ要素１５ｄを備える。ステータ熱交換器１６ａ、１６ｂは、作動流体６の閉ループ２８に接続されている。しかしながら、低温液体の作動流体６は、ステータ熱交換器１６ａ、１６ｂを通過し、それによってステータ熱交換器１６ａ、１６ｂを冷却する。矢印３５で指示された方向に流れる作動流体６の液体−気体混合物は、ステータ熱交換器１６ａ、１６ｂの場所において冷却される。作動流体６はまた、凝縮過程によって、加熱されるので、流入コンデンサ装置５内で循環式再冷却過程が生ずる。
【００８１】
凝縮は、主としてナノ粒子８において発生するとともに、流入コンデンサ装置５内部の表面においても発生する。ナノ粒子８は、凝縮過程に対する核生成部位として作用する。作動流体６は、流入コンデンサ装置５を通過する間に、少なくとも部分的に凝縮する。このことは、作動流体が流入コンデンサ装置５を通過する間に、作動流体６内のナノ粒子８が全体凝縮表面を増大させるため、可能である。
【００８２】
図７は、熱を機械エネルギーに変換する装置４における蒸気品質を示す概略図である。液体−気体混合物の気体の質量分率は、蒸気品質と呼ばれる。縦軸３８は、装置４の場所を示す。作動流体６の液体−気体混合物が断熱ステージ１９を出て、流入コンデンサ装置５に入るとき、蒸気品質は１００から８０％の間である。さらに、作動流体６の液体−気体混合物が流入コンデンサ装置５を出て、コンデンサ装置２０に入るとき、蒸気品質は６０から４０％の間である。
【００８３】
図５は、作動流体６の液体−気体混合物が、流入コンデンサ装置５を出た後に、コンデンサ装置２０に入ることを示している。コンデンサ装置２０において、残りの凝縮が発生し、その結果として作動流体６は、コンデンサ装置２０から出るときには、液体である。
【００８４】
図８は、図５に示されたのと類似の装置４の動作による、Ｔ−ｓ図における修正熱力学サイクルを示す図である。この類似の装置４においては、断熱ステージ１９の横断面は増大する。横軸１は、系のエントロピＳを表わし、縦軸２は系の絶対温度Ｔを表わす。曲線３は、使用された作動流体、例えば水蒸気の飽和蒸気曲線を表わす。修正熱力学サイクルは、作動流体の断熱圧縮（Ａ→Ｂ）、チャネル流ボイラ３４における作動流体への熱付加（Ｂ→Ｃ）、続いて膨張装置１４におけるほぼ等温の膨張（Ｃ→Ｃ’）を含む。点ＣとＣ’の間に示される歯構造（tooth structure）は、作動流体６の一連の膨張を表わし、この場合に各膨張は、作動流体６の再加熱と組み合わされる。膨張装置１４における作動流体６の断熱膨張と、液体−気体混合物の液相の一部のさらなる蒸発によって、温度が低下し、このことはＣとＣ’の間の曲線の垂直区間から明白である。続いて、温度の低下は、膨張装置１４の各ステータ熱交換器１６における熱の供給によって、補償される。このことは、垂直区間に続く上昇区間によって示されている。
【００８５】
液体−気体混合物における残りの液相が蒸発した後に、作動流体は、装置４の断熱ステージ１９において断熱膨張する（Ｃ’→Ｄ’）。図４に示された熱力学サイクルは、流入コンデンサ装置５およびコンデンサ装置２０における放熱（Ｄ’→Ａ）によって完了する。流入コンデンサ装置５における凝縮過程によって、作動流体６に熱が加えられ、すなわち温度が上昇し、このことはＤ’とＤの間の曲線の上昇区間から明白である。流入コンデンサ装置５において、流入コンデンサ装置５の各ステータ熱交換器１６によって熱が除去される。これが、上昇区間に続く垂直線によって示されている。原理的に、これらの垂直線は、３つの方法で達成することができる。第１の方法は、ステータ熱交換器１６を介しての冷却である。第２の方法は、膨張と、ロータ要素１５を介する機械エネルギー抽出である。第３の方法は、体積膨張である。
【００８６】
開示された装置４および方法は、好ましくは、作動流体６の液体−気体混合物の膨張または凝縮がほぼ等温で発生するように実現される。図８を参照すると、Ｄ’とＤの間と同様に、ＣとＣ’の間の過程区間は、曲線の歯で定義される制限された温度範囲において発生するものと理解される。歯の高さまたは振幅は、ほぼ等温であると考えられる温度範囲内である。
【００８７】
図９は、さらに別の実施形態による、熱を機械エネルギーに変換する装置４を示す概略横断面図である。図９の装置は、図５の装置と非常に類似している。唯一の相違は、図９の装置４がコンデンサ装置２０を備えていないことである。その代わりに、図９の装置４は、従来型コンデンサ１７に接続されている。勿論のこと、作動流体６が流入コンデンサ装置５を通過した後の作動流体６の残りの凝縮は、装置４に接続された従来型コンデンサ１７において行うことができる。
【００８８】
図１０は、一実施形態による熱を機械エネルギーに変換する方法を示すフローチャートである。これらの方法ステップは、必ずしも図１０のフローチャートに記述されている順序で実行されない。第１のステップＳ１において、ナノ粒子を含む作動流体６が、作動流体６の液体−気体混合物を生成するために加熱される。このことは、ボイラ９、例えばチャネル流ボイラ３４において実行してもよい。ナノ粒子は、沸騰過程を増強することができる。
【００８９】
第２のステップＳ２において、作動流体６の生成された液体−気体混合物が膨張する。作動流体６の液体−気体混合物の膨張と、作動流体６の液体−気体混合物の液相の一部のさらなる蒸発とによって、液体−気体混合物の温度は低下する。この温度低下は、液体−気体混合物に熱を供給することによって、少なくとも部分的に補償される。したがって、略等温膨張が実行される。
【００９０】
第３のステップＳ３において、作動流体６の液体−気体混合物の内部エネルギーまたは運動エネルギー、あるいはその両方が、可動要素、例えば、ロータ要素１５に関連づけられた、機械エネルギーに変換される。
【００９１】
第４のステップＳ４において、作動流体６の液体−気体混合物は、凝縮が、凝縮核としてのナノ粒子において少なくとも部分的に起こるように、流入コンデンサ装置５において凝縮される。さらに、この方法は、熱力学サイクル過程において使用される。破線矢印で示されているように、方法全体を繰り返してもよい。例えば、この方法は、発電機を駆動するのに使用される熱力学サイクル過程において使用してもよい。流入コンデンサ装置５における凝縮は、ほぼ等温である。流入コンデンサ装置５において作動流体６の液体−気体混合物を凝縮する間に、ステータ熱交換器１６を介して熱が除去される。
【００９２】
複数のステータ熱交換器１６が、流入コンデンサ装置における凝縮中の循環式再冷却を可能にする。したがって、等温凝縮を実現することができる。
【００９３】
記述された実施形態は、この開示に記述された一般概念から逸脱することなく、変更することができるものと理解される。特に、モジュール、区間、ロータ要素、ステータ熱交換器、導管などの数と形態は、システムの特定の用途に応じて変えてもよい。
【００９４】
より一般的には、本発明を特定の実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変形を行うとともに均等物で置換してもよいことが、当業者によって理解されるであろう。さらに、特定の状況を、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の教示に適合させるために、多くの変更を行ってもよい。したがって、本発明は、開示された特定の実施形態に限定するものではないとともに、本発明は、添付の特許請求の範囲に入るすべての実施形態を含めることを意図している。
【符号の説明】
【００９５】
１  横軸
２  縦軸
３  飽和蒸気曲線
４  熱を機械エネルギーに変換する装置
５  流入コンデンサ装置
６  作動流体
７  流体
８  ナノ粒子
９  ボイラ
１０  ボイラの入口
１１  供給ライン
１２  ボイラの出口
１３  膨張装置の入口
１４  膨張装置
１５  ロータ要素
１６  ステータ熱交換器
１７  従来型コンデンサ
１８  ポンプ
１９  断熱ステージ
２０  コンデンサ装置
２１  タービン
２２  シャフト
２３  熱源
２４  熱源の閉ループ
２５  熱交換装置
２６  冷熱源
２７  冷熱源の閉ループ
２８  作動流体の閉ループ
２９  ポンプ
３０  ポンプ
３１  ポンプ
３２  第１のボイラ区間
３３  第２のボイラ区間
３４  チャネル流ボイラ
３５  矢印
３６  ハウジング
３７  フィン
３８  縦軸
ｄ  膨張装置の内径
Ｓ１〜Ｓ４  方法ステップ
ＶＱ  蒸気品質
ｙ  チャネル流ボイラ方向
【図１】
0006714604.tif 000002
【図２】
0006714604.tif 000003
【図３】
0006714604.tif 000004
【図４】
0006714604.tif 000005
【図５】
0006714604.tif 000006
【図６】
0006714604.tif 000007
【図７】
0006714604.tif 000008
【図８】
0006714604.tif 000009
【図９】
0006714604.tif 000010
【図１０】
0006714604.tif 000011