(57)【要約】【課題】よりエネルギー効率良く大きい出力が可能なタービン装置及びタービン発電装置を提供しようとする。【解決手段】従来のガスにより作動するタービン装置にかわって、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、を備え、前記タービン出口と前記減圧機器入口とを連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、ものとした。【選択図】　　図２
2004084642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスにより作動するタービン装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、
蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、
を備え、
前記タービン出口と前記減圧機器入口とを連通し、
前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、
ことを特徴とするタービン装置。
【請求項２】
ガスにより作動するタービン装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、
ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、
蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、
を備え、
前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、
前記熱交換器出口と前記減圧機器入口とを連通し、
前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、
ことを特徴とするタービン装置。
【請求項３】
ガスにより作動するタービン装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、
ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、
蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、
を備え、
前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、
前記熱交換器出口と前記減圧機器入口とを連通し、
前記熱媒出口と前記蒸気タービン入口とを連通し、
前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、
ことを特徴とするタービン装置。
【請求項４】
ガスにより作動するタービン装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、
を備え、
前記タービン出口と前記二次流体入口とを連通する、
ことを特徴とするタービン装置。
【請求項５】
ガスにより作動するタービン装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、
を備え、
前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、
前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通する、
ことを特徴とするタービン装置。
【請求項６】
ガスにより作動するタービン装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、
を備え、
前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、
前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通し、
前記熱媒出口と前記一次流体入口とを連通する、
ことを特徴とするタービン装置。
【請求項７】
ガスにより作動するタービン発電装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、
蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
を備え、
前記タービン出口と前記減圧機器入口とを連通し、
前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、
ことを特徴とするタービン発電装置。
【請求項８】
ガスにより作動するタービン発電装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、
ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、
蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
を備え、
前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、
前記熱交換器出口と前記減圧機器入口とを連通し、
前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、
ことを特徴とするタービン発電装置。
【請求項９】
ガスにより作動するタービン発電装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、
ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、
蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
を備え、
前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、
前記熱交換器出口と前記減圧機器入口とを連通し、
前記熱媒出口と前記蒸気タービン入口とを連通し、
前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、
ことを特徴とするタービン発電装置。
【請求項１０】
ガスにより作動するタービン発電装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、前記タービンにより駆動される発電機と、
を備え、
前記タービン出口と前記二次流体入口とを連通する、
ことを特徴とするタービン発電装置。
【請求項１１】
ガスにより作動するタービン発電装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、
前記タービンにより駆動される発電機と、
を備え、
前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、
前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通する、
ことを特徴とするタービン発電装置。
【請求項１２】
ガスにより作動するタービン発電装置であって、
膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、
蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、
前記タービンにより駆動される発電機と、
を備え、
前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、
前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通し、
前記熱媒出口と前記一次流体入口とを連通する、
ことを特徴とするタービン発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスにより作動するタービン装置及びガスにより作動するタービン発電装置に係る。特に、タービンの排気側の機器の配置とその構造に特徴のあるタービン装置及びタービン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タービンの出力を向上させ、効率を上げる工夫がなされてきた。
例えば、特開平６−２００７０５では、タービン排気側と後段機器との間に、タービン排気を吸引し、後段機器に対して強制送気を行う減圧ファン等の排気部減圧機構を挿入した排気部減圧機構付タービンシステムが開示されている。
【０００３】
かかる構造により、タービン排気側が排気部減圧機構により強力に排気減圧されることとなり、タービン吸気側の圧力とタービン排気側の圧力との間に強制的に大きな圧力差が形成される。この大きな圧力差の増大によって、蒸気又はガスの有効利用が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のタービンの出力を向上する装置を採用するにあたって、強制減圧のために必要な動力を少なくして、さらに全体の出力を向上させ、エネルギー効率をアップしたいという問題があった。
また、高温のガスを送気する機器は、材料を高温に耐えるものにしなければらないので、一般的に高価になる。従って、より安価な材料でできた機器をつかえるようにしたいという問題があった。
【０００５】
一般的にタービンの排ガスは高温である。ガスを送気する送気動力は、ガスの比熱に比例する。高温のガスの比熱は低温のガスに比熱よりも大きいので、高温のガスを送気するための送気動力は、低温のガスを送気するための送気動力に比べ大きくなる。
【０００６】
本発明は以上に述べた問題点に鑑み、上記の知見に基づき、案出されたもので、従来のガスにより作動するタービン装置及びガスにより作動するタービン発電装置にかわって、よりエネルギー効率良く大きな出力が可能なタービン装置及びタービン発電装置を提供しようとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るガスにより作動するタービン装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、を備え、前記タービン出口と前記減圧機器入口とを連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、ものとした。
【０００８】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記減圧機器がガスを前記減圧機器入口から吸引し前記減圧機器出口へ強制排気し、前記蒸気タービンが蒸気を前記蒸気タービン入口から吸気し、前記タービン出口と前記減圧機器入口とを連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動するので、蒸気が前記蒸気タービンを作動させ、前記タービン出口からでたガスは、前記蒸気タービンに駆動される前記減圧機器により吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力が向上する。
【０００９】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、を備え、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記減圧機器入口とを連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、ものとした。
【００１０】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記熱交換器が水を前記熱媒入口から入れ蒸気を前記熱媒出口から出しガスを前記熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを前記熱交換器出口から出し、前記減圧機器がガスを前記減圧機器入口から吸引し前記減圧機器出口へ強制排気し、蒸気タービンが蒸気を蒸気タービン入口から吸気し、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記減圧機器入口とを連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動するので、蒸気が前記蒸気タービンを作動させ、前記タービン出口からでたガスは、前記熱交換器入口に入り温度が低下して前記熱交換器出口から出て、前記蒸気タービンに駆動される前記減圧機器により吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力が向上する。
【００１１】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、を備え、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記減圧機器入口とを連通し、前記熱媒出口と前記蒸気タービン入口とを連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、ものとした。
【００１２】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記排ガス出口から排気し、前記熱交換器が水を前記熱媒入口から入れ蒸気を前記熱媒出口から出しガスを前記熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを前記熱交換器出口から出し、前記減圧機器がガスを前記減圧機器入口から吸引し前記減圧機器出口へ強制排気し、前記蒸気タービンが蒸気を前記蒸気タービン入口から吸気し、前記タービン出口と前記熱交換器入口を連通し、前記熱交換器出口と前記減圧機器入口を連通し、前記熱媒出口と前記蒸気タービン入口を連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、ので、水が前記熱媒入口に入り加熱され蒸気となり、前記熱媒出口から出た蒸気が前記蒸気タービン入口に入り前記蒸気タービンを作動させ、前記タービン出口からでたガスは、前記熱交換器入口に入り温度が低下して前記熱交換器出口から出て、前記蒸気タービンに駆動される前記減圧機器により吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力が向上する。
【００１３】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、を備え、前記タービン出口と前記二次流体入口とを連通するものとした。
【００１４】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記エゼクタが蒸気を前記一次流体入口に吹き込まれ前記二次流体入口からガスを吸気し、前記タービン出口と前記二次流体入口とを連通するので、前記タービン出口から出たガスは、前記エゼクタの負圧効果により前記二次流体入口から吸引され、タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力が向上する。
【００１５】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、を備え、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通する、ものとした。
【００１６】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記エゼクタが蒸気を前記一次流体入口に吹き込まれ前記二次流体入口からガスを吸気し、前記熱交換器が水を前記熱媒入口から入れ蒸気を前記熱媒出口から出しガスを前記熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを前記熱交換器出口から出し、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通するので、前記タービン出口からでたガスは、前記熱交換器入口に入り温度が低下して前記熱交換器出口から出て、前記エゼクタの負圧効果により二前記次流体入口に吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力が向上する。
【００１７】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、を備え、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通し、前記熱媒出口と前記一次流体入口とを連通する、ものとした。
【００１８】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記エゼクタが蒸気を前記一次流体入口に吹き込まれ前記二次流体入口からガスを吸気し、前記熱交換器が水を前記熱媒入口から入れ蒸気を前記熱媒出口から出しガスを前記熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを前記熱交換器出口から出し、前記タービン出口と前記熱交換器入口を連通し、前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通し、前記熱媒出口と前記一次流体入口とを連通するので、水が前記熱媒入口に入り加熱され蒸気となり、前記熱媒出口から出た蒸気がエゼクタの前記一次流体入口に入って負圧効果を発揮させ、前記タービン出口からでたガスは、前記熱交換器入口に入り温度が低下して前記熱交換器出口から出て、前記エゼクタの負圧効果により前記二次流体入口に吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力が向上する。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明に係るガスにより作動するタービン発電装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、前記タービンにより駆動される発電機と、を備え、前記タービン出口と前記減圧機器入口とを連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、ものとした。
【００２０】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記減圧機器がガスを前記減圧機器入口から吸引し前記減圧機器出口へ強制排気し、前記蒸気タービンが蒸気を前記蒸気タービン入口から吸気し、
前記発電機が前記タービンにより駆動され、前記タービン出口と前記減圧機器入口とを連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動するので、蒸気が前記蒸気タービンを作動させ、前記タービン出口からでたガスは、前記蒸気タービンに駆動される前記減圧機器により吸引され、タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるので発電出力が向上する。
【００２１】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン発電装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、前記タービンにより駆動される発電機と、を備え、前記タービン出口と前記熱交換器入口を連通し、前記熱交換器出口と前記減圧機器入口を連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、ものとした。
【００２２】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記熱交換器が水を前記熱媒入口から入れ蒸気を前記熱媒出口から出しガスを前記熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを前記熱交換器出口から出し、前記減圧機器がガスを前記減圧機器入口から吸引し前記減圧機器出口へ強制排気し、蒸気タービンが蒸気を蒸気タービン入口から吸気し、前記発電機が前記タービンにより駆動され、前記タービン出口と前記熱交換器入口を連通し、前記熱交換器出口と前記減圧機器入口を連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動するので、蒸気が蒸気タービンを作動させ、前記タービン出口からでたガスは、前記熱交換器入口に入り温度が低下して前記熱交換器出口から出て、前記蒸気タービンに駆動される前記減圧機器により吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるので発電出力が向上する。
【００２３】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン発電装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、ガスを減圧機器入口から吸引し減圧機器出口へ強制排気する減圧機器と、蒸気を蒸気タービン入口から吸気する蒸気タービンと、タービンにより駆動される発電機と、を備え、タービン出口と熱交換器入口を連通し、熱交換器出口と減圧機器入口を連通し、熱媒出口と蒸気タービン入口を連通し、蒸気タービンが減圧機器を駆動する、ものとした。
【００２４】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記排ガス出口から排気し、前記熱交換器が水を前記熱媒入口から入れ蒸気を前記熱媒出口から出しガスを前記熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを前記熱交換器出口から出し、前記減圧機器がガスを前記減圧機器入口から吸引し前記減圧機器出口へ強制排気し、前記蒸気タービンが蒸気を前記蒸気タービン入口から吸気し、前記発電機が前記タービンにより駆動され、前記タービン出口と前記熱交換器入口を連通し、前記熱交換器出口と前記減圧機器入口を連通し、前記熱媒出口と前記蒸気タービン入口を連通し、前記蒸気タービンが前記減圧機器を駆動する、ので、水が前記熱媒入口に入り加熱され蒸気となり、前記熱媒出口から出た蒸気が前記蒸気タービン入口に入り前記蒸気タービンを作動させ、前記タービン出口からでたガスは、前記熱交換器入口に入り温度が低下して前記熱交換器出口から出て、前記蒸気タービンに駆動される前記減圧機器により吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるので発電出力が向上する。
【００２５】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン発電装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、前記タービンにより駆動される発電機と、を備え、前記タービン出口と前記二次流体入口とを連通する、ものとした。
【００２６】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記エゼクタが蒸気を前記一次流体入口に吹き込まれ前記二次流体入口からガスを吸気し、前記発電機が前記タービンにより駆動され、前記タービン出口と前記二次流体入口とを連通するので、前記タービン出口から出たガスは、前記エゼクタの負圧効果により前記二次流体入口から吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるので発電出力が向上する。
【００２７】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン発電装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、前記タービンにより駆動される発電機と、を備え、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通する、ものとした。
【００２８】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記エゼクタが蒸気を前記一次流体入口に吹き込まれ前記二次流体入口からガスを吸気し、前記熱交換器が水を前記熱媒入口から入れ蒸気を前記熱媒出口から出しガスを前記熱交換器入口から入れ水と熱交換して低温となったガスを前記熱交換器出口から出し、前記発電機が前記タービンにより駆動され、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通するので、前記タービン出口からでたガスは、前記熱交換器入口に入り温度が低下して前記熱交換器出口から出て、前記エゼクタの負圧効果により前記二次流体入口に吸引され、前記タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるので発電出力が向上する。
【００２９】
また、本発明に係るガスにより作動するタービン発電装置を、膨張したガスをタービン出口から排気するタービンと、蒸気を一次流体入口に吹き込まれ二次流体入口からガスを吸気するエゼクタと、水を熱媒入口から入れ蒸気を熱媒出口から出しガスを熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを熱交換器出口から出す熱交換器と、前記タービンにより駆動される発電機と、を備え、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通し、前記熱媒出口と前記一次流体入口とを連通する、ものとした。
【００３０】
上記本発明の構成により、前記タービンが膨張したガスを前記タービン出口から排気し、前記エゼクタが蒸気を前記一次流体入口に吹き込まれ前記二次流体入口からガスを吸気し、前記熱交換器が水を前記熱媒入口から入れ蒸気を前記熱媒出口から出しガスを前記熱交換器入口から入れ水と熱交換し低温となったガスを前記熱交換器出口から出し、前記発電機が前記タービンにより駆動され、前記タービン出口と前記熱交換器入口とを連通し、前記熱交換器出口と前記二次流体入口とを連通し、前記熱媒出口と前記一次流体入口とを連通するので、水が前記熱媒入口に入り加熱され蒸気となり、前記熱媒出口から出た蒸気が前記エゼクタの前記一次流体入口に入って負圧効果を発揮させ、前記タービン出口からでたガスは、前記熱交換器入口に入り温度が低下して前記熱交換器出口から出て、前記エゼクタの負圧効果により前記二次流体入口に吸引され、前記タービンの出口圧力がより下がり、圧力比が上がるので発電出力が向上する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００３２】
本発明の第一の実施形態に係るタービン発電装置の構成を説明する。図１は、本発明の第一の実施形態の全体概念図である。
タービン発電装置１０は、ガスにより作動する発電装置であって、発電機１１とコンプレッサ１２と燃焼器１３とタービン１４と減圧機器１５と蒸気タービン１６とを備える。
【００３３】
発電機１１は、タービン１４に駆動されて発電をする装置であり、タービン１４の回転軸により駆動される。
コンプレッサ１２は、コンプレッサ入口ａから空気を吸気し、空気を圧縮して、コンプレッサ出口ｂから圧縮空気を吐出する。コンプレッサ１２は、タービン１４の回転軸により駆動され、燃焼器１３に圧縮空気を送る。
燃焼器１３は、燃焼器入口ｃから圧縮空気を吸気し、圧縮空気と燃料とを燃焼させて高圧ガスをつくり、燃焼器出口ｄから高圧ガスを排出する。燃焼器１３は、燃焼器出口ｄから高圧タービン入口ｅへ高圧ガス（燃焼ガス）を送る。
タービン１４は、タービン入口ｅから高圧ガスを吸引し、高圧ガスにより作動し、タービン出口ｆから膨張したガスを排気する装置である。タービン１４は、タービン出口ｆから膨張したガスを排気し、同軸となった出力軸によりコンプレッサ１２と発電機１１とを駆動する。
【００３４】
減圧機器１５は、ガスを減圧機器入口ｇから吸引し減圧機器出口ｈへ強制排気する装置であり、蒸気タービン１６により駆動される。減圧機器１５は、例えば排気コンプレッサ、排気ブロア、又は排気ポンプ等である。タービン出口ｆと減圧機器入口ｇとが連通する。減圧機器１５の作用によりタービン１４のタービン出口ｆでの圧力が低下する。
蒸気タービン１６は、蒸気タービン入口ｉから蒸気を吸気し、蒸気により作動して駆動軸を回転し、蒸気タービン出口ｊから蒸気を吐出する装置である。蒸気タービン１６は、駆動軸により減圧機器１５を駆動する。蒸気タービン入口ｉに供給する蒸気は、例えばプラントのユーティリティとして供給され、余っている蒸気（いわゆる余剰蒸気という。以下同じ）である。通常、余剰蒸気は、他に用途がない場合、捨てるしかないガスである。
【００３５】
次に、本発明の第一の実施形態に係るタービン発電装置の作用を説明する。
空気が、コンプレッサ１２により圧縮され圧縮空気となり、燃焼器１３へ送られる。圧縮空気は、燃焼器１３で燃料と混合され燃焼し高圧ガスとなる。高圧ガスは、タービン１４を駆動して膨張し、タービン出口ｆから排気される。
蒸気（例えば、余剰蒸気）が蒸気タービン入口ｉに入り、蒸気タービン１６を作動させる。蒸気タービン１６が減圧機器１５を駆動する。
タービン出口ｆが減圧機器１５の減圧機器入口ｇに連通しているので、タービン出口ｆは強制的に排気され減圧する。タービン１４のタービン入口ｅの圧力とタービン出口ｆの圧力との比が大きくなると、タービン１４の出力が大きくなり、発電機１１の発電出力が大きくなる。
【００３６】
次に、本発明の第二の実施形態に係るタービン発電装置の構成を説明する。図２は、本発明の第二の実施形態の全体概念図である。
タービン発電装置２０は、ガスにより作動する発電装置であって、発電機２１とコンプレッサ２２と燃焼器２３とタービン２４と減圧機器２５と蒸気タービン２６と熱交換器２７と水供給ポンプ２８とを備える。
【００３７】
発電機２１とコンプレッサ２２と燃焼器２３とタービン２４との構成は、第一の実施形態に係るタービン発電装置の構成と同じなので、説明を省略する。
【００３８】
減圧機器２５は、ガスを減圧機器入口ｇから吸引し減圧機器出口ｈへ強制排気する装置であり、蒸気タービン２６により駆動される。減圧機器２５は、例えば排気コンプレッサ、排気ブロア、又は排気ポンプ等である。
蒸気タービン２６は、蒸気タービン入口ｉから蒸気を吸気し、蒸気により作動して駆動軸を回転し、蒸気タービン出口ｊから蒸気を吐出する。蒸気タービン２６は、駆動軸により減圧機器２５を駆動する。
熱交換器２７は、水を熱媒入口ｋから入れガスを熱交換器入口ｍから入れ、水と高温ガスとを熱交換し、蒸気を熱媒出口ｌから出し低温となったガスを熱交換器出口ｎから出す装置である。
水供給ポンプ２８は、熱交換器２７へ水を供給する装置である。
タービン出口ｆと熱交換器入口ｍとが連通し、熱交換器出口ｎと減圧機器入口ｇとが連通し、熱媒出口と蒸気タービン入口ｉとが連通する。
減圧機器２５の作用によりタービン出口ｆと熱交換器入口ｍと熱交換器出口ｎでの圧力が低下する。
【００３９】
次に、本発明の第二の実施形態に係るタービン発電装置の作用を説明する。
空気が、コンプレッサ２２により圧縮され圧縮空気となり、燃焼器２３へ送られる。圧縮空気は、燃焼器２３で燃料と混合され燃焼し高圧ガスとなる。高圧ガスは、タービン２４を駆動して膨張し、タービン出口ｆから排気される。
タービン出口ｆから排気されたガスは、熱交換器入口ｍへ入り、熱交換器２７の中で水と熱交換し低温のガスとなって、熱交換器出口ｎから出る。
水が熱媒入口ｋに供給され、加熱されて蒸気になる。蒸気が熱媒出口ｌから出て、蒸気タービン入口ｉに入る。蒸気タービン２６が蒸気により作動し、減圧機器２５を駆動する。
タービン出口ｆが熱交換器入口ｍに連通し、熱交換器出口ｎが減圧機器入口ｇに連通しているので、タービン出口ｆは強制的に排気され減圧する。この際、減圧機器入口ｇに入るガスの温度が十分に低いと減圧機器２５の作動に必要な所要動力が小さくてすむ。
タービン２４のタービン入口ｅの圧力とタービン出口ｆの圧力に比が大きくなり、タービン２４の出力が大きくなり、発電機２１の発電出力が大きくなる。
【００４０】
次に、本発明の第三の実施形態に係るタービン発電装置の構成を説明する。図３は、本発明の第三の実施形態の全体概念図である。
タービン発電装置３０は、ガスにより作動する発電装置であって、発電機３１とコンプレッサ３２と燃焼器３３とタービン３４とエゼクタ３５とを備える。
【００４１】
発電機３１とコンプレッサ３２と燃焼器３３とタービン３４との構成は、第一の実施形態に係るタービン発電装置の構成と同じなので、説明を省略する。
【００４２】
エゼクタ３５は、蒸気を一次流体入口ｏに吹き込まれ、負圧効果により二次流体入口ｐからガスを吸気し、エゼクタ出口ｑから混合したガスを放出する。
一次流体入口ｏに吹き込む蒸気は、例えばプラントの余剰蒸気である。
タービン出口ｆと二次流体入口ｐとが連通する。
【００４３】
次に、本発明の第三の実施形態に係るタービン発電装置の作用を説明する。
空気が、コンプレッサ３２により圧縮され圧縮空気となり、燃焼器３３へ送られる。圧縮空気は、燃焼器３３で燃料と混合され燃焼し高圧ガスとなる。高圧ガスは、タービン３４を駆動して膨張し、タービン出口ｆから排気される。
蒸気（例えば、余剰蒸気）が一次流体入口ｏに吹き込まれ、エゼクタの負圧効果により、二次流体入口ｐからガスを吸い込む。
タービン出口ｆが二次流体入口ｐに連通しているので、タービン出口ｆは強制的に排気され減圧する。タービン３４のタービン入口ｅの圧力とタービン出口ｆの圧力に比が大きくなり、タービン３４の出力が大きくなり、発電機３１の発電出力が大きくなる。
【００４４】
次に、本発明の第四の実施形態に係るタービン発電装置４０の構成を説明する。図４は、本発明の第四の実施形態の全体概念図である。
タービン発電装置４０は、ガスにより作動する発電装置であって、発電機４１とコンプレッサ４２と燃焼器４３とタービン４４とエゼクタ４５と熱交換器４７と水供給ポンプ４８とを備える。
【００４５】
発電機４１とコンプレッサ４２と燃焼器４３とタービン４４との構成は、第一の実施形態に係るタービン発電装置の構成と同じなので、説明を省略する。
【００４６】
エゼクタ４５は、蒸気を一次流体入口ｏに吹き込まれ、負圧効果により二次流体入口ｐからガスを吸気し、エゼクタ出口ｑから混合したガスを放出する。
熱交換器４７は、水を熱媒入口ｋから入れガスを熱交換器入口ｍから入れ、水とガスとを熱交換し、蒸気を熱媒出口ｌから出し低温となったガスを熱交換器出口ｎから出す装置である。
水供給ポンプ４８は、熱交換器４７へ水を供給する装置である。
タービン出口ｆと熱交換器入口とが連通し、熱交換器出口ｎと二次流体入口ｐとが連通し、熱媒出口ｌと一次流体入口ｏとが連通する。
エゼクタ４５の負圧作用により二次流体入口ｐからガスが吸い込まれ、タービン出口ｆと熱交換器入口ｍと熱交換器出口ｎでの圧力が低下する。
【００４７】
次に、本発明の第四の実施形態に係るタービン発電装置の作用を説明する。
空気が、コンプレッサ４２により圧縮され圧縮空気となり、燃焼器４３へ送られる。圧縮空気は、燃焼器４３で燃料と混合され燃焼し高圧ガスとなる。高圧ガスは、タービン４４を駆動して膨張し、タービン出口ｆから排気される。
タービン出口ｆから排気されたガスは、熱交換器入口ｍへ入り、熱交換器２７の中で水と熱交換し低温のガスとなって、熱交換器出口ｎから出る。
水が熱媒入口に供給され、加熱されて蒸気になる。蒸気が熱媒出口ｌから出て、一次流体入口ｏに入る。エゼクタ４５の負圧効果により二次流体入口ｐからガスを吸い込む。
タービン出口ｆが熱交換器入口ｍに連通し、熱交換器出口ｎが二次流体入口ｐに連通しているので、タービン出口ｆは強制的に排気され減圧する。この際、減圧機器入口ｇに入るガスのい温度が十分に低いと減圧機器２５の作動に必要な所要動力が小さくてすむ。
タービン４４のタービン入口ｅの圧力とタービン出口ｆの圧力に比が大きくなり、タービン４４の出力が大きくなり、発電機４１の発電出力が大きくなる。
【００４８】
【実施例】
次に、第二の実施形態に係るタービン発電装置を例にとり、本発明に係るタービン装置とタービン発電機の効果の試算を説明する。
図５は、タービンの出力グラフ図である。図５は、タービン排気圧をパラメータとし、排気圧縮機入口温度（減圧機器入口ｇでの温度に相当する）とタービンの増加出力（タービン排気圧１ａｔａの時のタービン出力を１００％としたときの増加出力）との関係を示している。
実線が、タービン排気圧減圧によるタービン増加出力を示し、破線が、排気圧縮機等消費電力を示す。
試算の条件は以下の通りである。
発電出力（タービン排気圧１ａｔａの時）：１８９７ｋｗ
空気：９．５１７ｋｇ／ｓｅｃ、１５．０℃
燃料：１６６ｇ／ｓｅｃ
燃料発熱量：１１７４９ｋｃａｌ／ｋｇ
【００４９】
（タービン排気圧０．６ａｔａの時）
約５０％の出力の増加がある。
排気圧縮機入口温度が約１５０℃以下で、タービン増加出力が排気圧縮機等消費動力よりも大きくなる。
（タービン排気圧０．８ａｔａの時）
約２８％の出力の増加がある。
排気圧縮機入口温度が約２００℃以下で、タービン増加出力が排気圧縮機等消費動力よりも大きくなる。
（タービン排気圧０．９ａｔａの時）
約１７％の出力の増加がある。
排気圧縮機入口温度が約２２５℃以下で、タービン増加出力が排気圧縮機等消費動力よりも大きくなる。
【００５０】
余剰蒸気を使用して減圧機器を作動させる場合は、余剰蒸気のエネルギー損を無視できるので、タービン排気圧を下げるのに対応して電力出力の向上が期待できる。
また、熱交換器によりタービン排ガスの温度を下げると、排気圧縮機等消費動力が減少する。
従って、タービン排ガスから排ガス回収ボイラ等を使用して回収した蒸気エネルギーにより排気圧縮機等消費動力を賄う場合、タービン排気圧に応じて適切な排気圧縮機入口温度を設定することにより、タービン排ガスからのエネルギー回収をすることができる。
【００５１】
上述の実施形態のガスにより作動するタービン装置及びガスにより作動するタービン発電装置を用いれば、
余剰蒸気を使用することによりタービンのタービン出口の圧力を下げることができ、タービン出力と発電出力を向上できる。
また、タービンから出たガスを熱交換器で冷却することにより減圧機器の必要動力を小さくすることができる。
また、減圧機器に入るガスの温度を下げることができるので、減圧機器に特殊な耐熱材料をつかう必要がなくなる。
また、熱交換器から出てきた蒸気を蒸気タービンに導き、減圧機器を駆動すると、エネルギー効率が向上する。
【００５２】
本発明は以上に述べた実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。
第二の実施形態と第四の実施形態において、熱交換器から発生した蒸気で減圧機器またはエゼクタを作動させたがこれには限定されず、熱交換器から発生した蒸気を別の用途に使用し、余剰蒸気により減圧機器またはエゼクタを作動させてもよい。
タービンには、コンプレッサ、燃焼器が連結されているとして説明したがこっれに限定されず、タービン単体のシステムでもよい。
また、タービンはガスタービンであるかのごとく説明したがこれに限定されず、例えば蒸気タービンでもよい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のガスにより作動するタービン装置とタービン発電装置は、その構成により、以下の効果を有する。
タービン出口に蒸気タービンで駆動する減圧機器を連通したので、蒸気が蒸気タービンを作動させ、タービン出口からでたガスは、蒸気タービンに駆動される減圧機器により吸引され、タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力と発電出力とが向上する。
タービン出口に熱交換器を連通し、その熱交換器出口に蒸気タービンで駆動する減圧機器を連通したので、蒸気が蒸気タービンを作動させ、タービン出口からでたガスは、熱交換器入口に入り温度が低下して熱交換器出口から出て、蒸気タービンに駆動される減圧機器により吸引され、タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力と発電出力とが向上する。
タービン出口に熱交換器を連通し、熱交換器に水を供給して発生した蒸気を蒸気タービンに導入し、その熱交換器出口に蒸気タービンで駆動する減圧機器を連通したので、水が熱媒入口に入り加熱され、熱媒出口から出た蒸気が蒸気タービン入口に入り蒸気タービンを作動させ、タービン出口からでたガスは、熱交換器入口に入り温度が低下して熱交換器出口から出て、蒸気タービンに駆動される減圧機器により吸引され、タービンの出口圧力がより下がり、圧力比が上がるのでタービン出力と発電出力とが向上する。
タービン出口にエゼクタの二次流体入口を連通したので、タービン出口から出たガスは、エゼクタの負圧効果により二次流体入口から吸引され、タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力と発電出力とが向上する。
タービン出口に熱交換器を連通し、その熱交換器出口にエゼクタの二次流体入口を連通したので、蒸気が蒸気タービンを作動させ、タービン出口からでたガスは、熱交換器入口に入り温度が低下して熱交換器出口から出て、エゼクタにより吸引され、タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力と発電出力とが向上する。
タービン出口に熱交換器を連通し、熱交換器に水を供給して発生した蒸気をエゼクタの一次流体入口に連通し、その熱交換器出口にエゼクタの二次流体入口を連通したので、水が熱媒入口に入り加熱され、熱媒出口から出た蒸気がエゼクタを作動させ、タービン出口からでたガスは、熱交換器入口に入り温度が低下して熱交換器出口から出て、エゼクタにより吸引され、タービンの出口圧力が下がり、圧力比が上がるのでタービン出力と発電出力とが向上する。
従って、よりエネルギー効率良く大きな出力が可能なタービン装置及びタービン発電装置を提供できる。
【００５４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の全体概念図である。
【図２】本発明の第二の実施形態の全体概念図である。
【図３】本発明の第三の実施形態の全体概念図である。
【図４】本発明の第四の実施形態の全体概念図である。
【図５】タービンの出力グラフ図である。
【符号の説明】
ａ　　コンプレッサ入口
ｂ　　コンプレッサ出口
ｃ　　燃焼器入口
ｄ　　燃焼器出口
ｅ　　タービン入口
ｆ　　タービン出口
ｇ　　減圧機器入口
ｈ　　減圧機器出口
ｉ　　蒸気タービン入口
ｊ　　蒸気タービン出口
ｋ　　熱媒入口
ｌ　　熱媒出口
ｍ　　熱交換器入口
ｎ　　熱交換器出口
ｏ　　一次流体入口
ｐ　　二次流体入口
１０　　タービン発電装置
１１　　発電機
１２　　コンプレッサ
１３　　燃焼器
１４　　タービン
１５　　減圧機器
１６　　蒸気タービン
２０　　タービン発電装置
２１　　発電機
２２　　コンプレッサ
２３　　燃焼器
２４　　タービン
２５　　減圧機器
２６　　蒸気タービン
２７　　熱交換器
２８　　水供給ポンプ
３０　　タービン発電装置
３１　　発電機
３２　　コンプレッサ
３３　　燃焼器
３４　　タービン
３５　　エゼクタ
４０　　タービン発電装置
４１　　発電機
４２　　コンプレッサ
４３　　燃焼器
４４　　タービン
４５　　エゼクタ
４７　　熱交換器
４８　　水供給ポンプ
【図１】
2004084642.tif 000003
【図２】
2004084642.tif 000004
【図３】
2004084642.tif 000005
【図４】
2004084642.tif 000006
【図５】
2004084642.tif 000007