(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の廃熱含有流（１６）から第１の作動流体流（２０）へと熱を伝え、第１の気化した作動流体流（２１）及び第２の廃熱含有流（１７）を生成するように構成されたヒータ（３２）と、
（ｂ）前記第１の気化した作動流体流（２１）を受け取り、該第１の気化した作動流体流（２１）から機械的なエネルギ及び膨張後の第１の気化した作動流体流（２２）を生成するように構成された第１の膨張器（３４）と、
（ｃ）前記膨張後の第１の気化した作動流体流（２２）、前記第２の廃熱含有流（１７）、及び膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）の第１の部分（１４）から第１の凝縮した作動流体流（２４）へと熱を伝え、該第１の凝縮した作動流体流（２４）から第２の気化した作動流体流（２５）を生成するように構成された第１の熱交換器（３６）と、
（ｄ）前記第２の気化した作動流体流（２５）を受け取り、該第２の気化した作動流体流（２５）から機械的なエネルギ及び膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）を生成するように構成された第２の膨張器（３５）と、
（ｅ）前記膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）の第２の部分（１２）から第２の凝縮した作動流体流（２８）へと熱を伝え、該第２の凝縮した作動流体流（２８）から該第２の凝縮した作動流体流（２８）よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れ（２９）を生成するように構成された第２の熱交換器（３７）と
を備える、ランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項２】
発電機（４２）をさらに備える、請求項１に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項３】
前記発電機（４２）は、前記第１の膨張器（３４）に機械的に結合している、請求項２に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項４】
前記発電機（４２）は、前記第２の膨張器（３５）に機械的に結合している、請求項２に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項５】
前記第１の膨張器（３４）及び前記第２の膨張器（３５）に機械的に結合した発電機（４２）をさらに備える、請求項１に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項６】
前記第１の膨張器（３４）及び第２の膨張器（３５）が、共通の駆動シャフト（４６）を共有する、請求項５に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項７】
単一の作動流体に適応するように構成された、請求項１から６のいずれかに記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項８】
前記作動流体は、二酸化炭素である、請求項７に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項９】
超臨界の二酸化炭素に適応するように構成された、請求項１から８のいずれかに記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１０】
前記第２の廃熱含有流（１７）を加熱するように構成された少なくとも１つのダクトヒータ（４４）をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１１】
共通の凝縮した作動流体流（６４）から前記第１の凝縮した作動流体流（２４）及び前記第２の凝縮した作動流体流（２８）を生成するように構成された、請求項１から１０のいずれかに記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１２】
第１の熱交換器（３６）および第２の熱交換器（３７）からの熱を使い果たした流れ（５６、５７）を混合した流れ（５８）を凝縮して前記共通の凝縮した作動流体流（６４）を作り出すように構成された作動流体凝縮器（６０）をさらに備える、請求項１１に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１３】
単一の作動流体凝縮器（６０）を備える、請求項１２に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１４】
前記第１の熱交換器（３６）からの熱を使い果たした流れ（５７）から、前記第２の凝縮した作動流体流（２８）よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れ（２９）に熱を移送するように構成される第３の熱交換器（３８）をさらに備える、請求項１から１３のいずれかに記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１５】
（ａ）第１の廃熱含有流（１６）から第１の作動流体流（２０）へと熱を伝え、第１の気化した作動流体流（２１）及び第２の廃熱含有流（１７）を生成するように構成されたヒータ（３２）と、
（ｂ）前記第１の気化した作動流体流（２１）を受け取り、該第１の気化した作動流体流（２１）から機械的なエネルギ及び膨張後の第１の気化した作動流体流（２２）を生成するように構成された第１の膨張器（３４）と、
（ｃ）前記膨張後の第１の気化した作動流体流（２２）、前記第２の廃熱含有流（１７）、及び膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）の第１の部分（１４）から第１の凝縮した作動流体流（２４）へと熱を伝え、該第１の凝縮した作動流体流（２４）から第２の気化した作動流体流（２５）、熱を使い果たした廃熱含有流（１８）、及び第１の熱を使い果たした作動流体流（５７）を生成するように構成された第１の熱交換器（３６）と、
（ｄ）前記第２の気化した作動流体流（２５）を受け取り、該第２の気化した作動流体流（２５）から機械的なエネルギ及び膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）を生成するように構成された第２の膨張器（３５）と、
（ｅ）前記膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）の第２の部分（１２）から第２の凝縮した作動流体流（２８）へと熱を伝え、該第２の凝縮した作動流体流（２８）から該第２の凝縮した作動流体流（２８）よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れ（２９）及び第２の熱を使い果たした作動流体流（５６）を生成するように構成された第２の熱交換器（３７）と、
（ｆ）前記第１の熱を使い果たした作動流体流（５７）を前記第２の熱を使い果たした作動流体流（５６）と組み合わせることで、合流後の熱を使い果たした作動流体流（５８）を生成するように構成された作動流体流結合器（４９）と、
（ｇ）前記合流後の熱を使い果たした作動流体流（５８）を受け取り、該合流後の熱を使い果たした作動流体流（５８）から第１の合流及び凝縮した作動流体流（６１）を生成するように構成された凝縮器（６０）と、
（ｈ）前記第１の合流及び凝縮した作動流体流（６１）を加圧することによって、第２の合流及び凝縮した作動流体流（６４）を生成するように構成された作動流体ポンプ（６２）と、
（ｉ）前記第２の合流及び凝縮した作動流体流（６４）を少なくとも２つの凝縮した作動流体流（２４、２８）へと分割するように構成された少なくとも１つの作動流体流分割器（４８）と
を備える、ランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１６】
前記作動流体流分割器（４８）は、前記第１の凝縮した作動流体流（２４）及び前記第２の凝縮した作動流体流（２８）をもたらす、請求項１５に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１７】
前記２つの凝縮した作動流体流（２４、２８）の少なくとも一方は、熱交換器への導入の前にさらに分割される、請求項１５または１６にに記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１８】
前記第２の廃熱含有流（１７）を加熱するように構成されたダクトヒータ（４４）をさらに備える、請求項１５から１７のいずれかに記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項１９】
前記第１の熱を使い果たした作動流体流（５７）から、前記第２の凝縮した作動流体流（２８）よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れ（２９）に熱を移送するように構成される第３の熱交換器（３８）をさらに備える、請求項１８に記載のランキンサイクルシステム（１０）。
【請求項２０】
ランキンサイクルシステム（１０）を使用して熱エネルギを回収する方法であって、
（ａ）第１の廃熱含有流（１６）から第１の作動流体流（２０）へと熱を伝えることによって、第１の気化した作動流体流（２１）及び第２の廃熱含有流（１７）を生成するステップと、
（ｂ）前記第１の気化した作動流体流（２１）を膨張させることによって、機械的なエネルギ及び膨張後の第１の気化した作動流体流（２２）を生成するステップと、
（ｃ）前記膨張後の第１の気化した作動流体流（２２）、前記第２の廃熱含有流（１７）、及び膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）の第１の部分（１４）から第１の凝縮した作動流体流（２４）へと熱を伝えることによって、第２の気化した作動流体流（２５）、熱を使い果たした第２の廃熱含有流（１８）、及び第１の熱を使い果たした作動流体流（５７）を生成するステップと、
（ｄ）前記第２の気化した作動流体流（２５）を膨張させることによって、機械的なエネルギ及び前記膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）を生成するステップと、
（ｅ）前記膨張後の第２の気化した作動流体流（２６）の第２の部分（１２）から第２の凝縮した作動流体流（２８）へと熱を伝えることによって、前記第２の凝縮した作動流体流（２８）よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れ（２９）及び第２の熱を使い果たした作動流体流（５６）を生成するステップと、
を含む、方法。
【請求項２１】
（ｆ）前記第１の熱を使い果たした作動流体流（５７）を前記第２の熱を使い果たした作動流体流（５６）と組み合わせることによって、合流後の熱を使い果たした作動流体流（５８）を生成するステップ
をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
（ｇ）前記合流後の熱を使い果たした作動流体流（５８）を凝縮させることによって、第１の合流及び凝縮した作動流体流（６１）を生成するステップ
をさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
（ｈ）前記第１の合流及び凝縮した作動流体流（６１）を加圧することによって、第２の合流及び凝縮した作動流体流（６４）を生成するステップ
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
（ｉ）前記第２の合流及び凝縮した作動流体流（６４）を分割することによって、少なくとも２つの凝縮した作動流体流（２４、２８）を生成するステップ
をさらに含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記作動流体は、当該方法の少なくとも１つのステップの少なくとも一部分において超臨界の状態にある二酸化炭素である、請求項２０から２４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を消費する人的活動において生じる廃熱からエネルギを回収するためのシステム及び方法に関する。とくには、本発明は、燃焼タービンの排気ガスなどの充分に利用されていない廃熱源からの熱エネルギの回収に関する。
【背景技術】
【０００２】
何世紀にもわたる人間の燃料を燃やす活動は、人類文明の発展及び持続の両方における中心的特徴である。しかしながら、燃料の燃焼時に生み出されるエネルギの多くは、有用な仕事を為すことができず、例えば廃熱などの利用されないエネルギとして失われてしまうため、燃料のエネルギへの変換の効率が、長年の課題である。
【０００３】
ランキン及び他の熱回収サイクルが、燃料の燃焼によって生み出された廃熱に存在するエネルギの少なくとも一部を回収するために革新的に使用されており、かなりの進歩が今日までに達成されている。これまでの成果にもかかわらず、ランキンサイクル廃熱回収システム及び方法のさらなる改善が、必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０５７３０５号公報
【発明の概要】
【０００５】
一実施形態において、本発明は、（ａ）第１の廃熱含有流から第１の作動流体流へと熱を伝え、第１の気化した作動流体流及び第２の廃熱含有流を生成するように構成されたヒータと、（ｂ）前記第１の気化した作動流体流を受け取り、該第１の気化した作動流体流から機械的なエネルギ及び膨張後の第１の気化した作動流体流を生成するように構成された第１の膨張器と、（ｃ）前記膨張後の第１の気化した作動流体流、前記第２の廃熱含有流、及び膨張後の第２の気化した作動流体流の第１の部分から第１の凝縮した作動流体流へと熱を伝え、該第１の凝縮した作動流体流から第２の気化した作動流体流を生成するように構成された第１の熱交換器と、（ｄ）前記第２の気化した作動流体流を受け取り、該第２の気化した作動流体流から機械的なエネルギ及び前記膨張後の第２の気化した作動流体流を生成するように構成された第２の膨張器と、（ｅ）前記膨張後の第２の気化した作動流体流の第２の部分から第２の凝縮した作動流体流へと熱を伝え、該第２の凝縮した作動流体流から該第２の凝縮した作動流体流よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れを生成するように構成された第２の熱交換器とを備えるランキンサイクルシステムを提供する。
【０００６】
別の実施形態において、本発明は、（ａ）第１の廃熱含有流から第１の作動流体流へと熱を伝え、第１の気化した作動流体流及び第２の廃熱含有流を生成するように構成されたヒータと、（ｂ）前記第１の気化した作動流体流を受け取り、該第１の気化した作動流体流から機械的なエネルギ及び膨張後の第１の気化した作動流体流を生成するように構成された第１の膨張器と、（ｃ）前記膨張後の第１の気化した作動流体流、前記第２の廃熱含有流、及び膨張後の第２の気化した作動流体流の第１の部分から第１の凝縮した作動流体流へと熱を伝え、該第１の凝縮した作動流体流から第２の気化した作動流体流、熱を使い果たした廃熱含有流、及び第１の熱を使い果たした作動流体流を生成するように構成された第１の熱交換器と、（ｄ）前記第２の気化した作動流体流を受け取り、該第２の気化した作動流体流から機械的なエネルギ及び膨張後の第２の気化した作動流体流を生成するように構成された第２の膨張器と、（ｅ）前記膨張後の第２の気化した作動流体流の第２の部分から第２の凝縮した作動流体流へと熱を伝え、該第２の凝縮した作動流体流から該第２の凝縮した作動流体流よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れ及び第２の熱を使い果たした作動流体流を生成するように構成された第２の熱交換器と、（ｆ）前記第１の熱を使い果たした作動流体流を前記第２の熱を使い果たした作動流体流と組み合わせることで、合流後の熱を使い果たした作動流体流を生成するように構成された作動流体流結合器と、（ｇ）前記合流後の熱を使い果たした作動流体流を受け取り、該合流後の熱を使い果たした作動流体流から第１の合流及び凝縮した作動流体流を生成するように構成された凝縮器と、（ｈ）前記第１の合流及び凝縮した作動流体流を加圧することによって、第２の合流及び凝縮した作動流体流を生成するように構成された作動流体ポンプと、（ｉ）前記第２の合流及び凝縮した作動流体流を少なくとも２つの凝縮した作動流体流へと分割するように構成された少なくとも１つの作動流体流分割器とを備えるランキンサイクルシステムを提供する。
【０００７】
さらに別の実施形態において、本発明は、ランキンサイクルシステムを使用して熱エネルギを回収する方法であって、（ａ）第１の廃熱含有流から第１の作動流体流へと熱を伝えることによって、第１の気化した作動流体流及び第２の廃熱含有流を生成するステップと、（ｂ）前記第１の気化した作動流体流を膨張させることによって、機械的なエネルギ及び膨張後の第１の気化した作動流体流を生成するステップと、（ｃ）前記膨張後の第１の気化した作動流体流、前記第２の廃熱含有流、及び膨張後の第２の気化した作動流体流の第１の部分から第１の凝縮した作動流体流へと熱を伝えることによって、第２の気化した作動流体流、熱を使い果たした第２の廃熱含有流、及び第１の熱を使い果たした作動流体流を生成するステップと、（ｄ）前記第２の気化した作動流体流を膨張させることによって、機械的なエネルギ及び前記膨張後の第２の気化した作動流体流を生成するステップと、（ｅ）前記膨張後の第２の気化した作動流体流の第２の部分から第２の凝縮した作動流体流へと熱を伝えることによって、前記第２の凝縮した作動流体流よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れ及び第２の熱を使い果たした作動流体流を生成するステップとを含む方法を提供する。
【０００８】
本発明の種々の特徴、態様、及び利点が、以下の詳細な説明を添付の図面を参照して検討したときに、よりよく理解されるであろう。添付の図面において、類似の文字は、図面の全体を通して、類似の部分を表すことができる。とくに示されない限り、本明細書において提示される図面は、本発明の主要な独創的特徴を例示することを意図している。これらの主要な独創的特徴は、本発明の１つ以上の実施形態を含む幅広く様々なシステムに適用可能であると考えられる。したがって、図面は、発明の実施に必要となる当業者にとって公知のすべての従来からの特徴を含むようには意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示している。
【図２】本発明の第２の実施形態を示している。
【図３】本発明の第３の実施形態を示している。
【図４】本発明の第４の実施形態を示している。
【図５】本発明の第５の実施形態を示している。
【図６】本発明の第６の実施形態を示している。
【図７】別の構成のランキンサイクルシステムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の説明及び添付の特許請求の範囲において、いくつかの用語への言及がなされるが、それらは以下の意味を有するように定義されるべきである。
【００１１】
単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、及び「前記（ｔｈｅ）」は、文脈からそのようでないことが明らかでない限り、指示対象が複数である場合を含む。
【００１２】
「随意の」又は「随意による」は、この語に続けて記載される事象又は状況が生じても、生じなくてもよく、そのような事象が生じる事例及び生じない事例が説明に含まれることを意味する。
【００１３】
本明細書及び特許請求の範囲の至る所において使用される近似の表現は、それが関与する基本機能に変化をもたらすことなく変動することが許され得る量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、したがって、「約」及び「実質的に」などの１つ以上の用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの事例において、近似の表現は、その値を測定する計器の精度に対応することができる。本明細書及び特許請求の範囲の至る所において、範囲の限界は、組み合わせ及び／又は入れ替えが可能であり、そのような範囲は、そのようでないことが文脈又は文言によって示されない限り、そこに含まれるすべての部分的範囲と同一視され、そのような部分的範囲を含む。
【００１４】
本明細書において使用されるとき、「ように構成され」という表現は、特定の結果を達成するために必要なランキンサイクルシステムの２つ以上の構成要素の物理的な配列を表す。したがって、「ように構成され」という表現を、「ように配置され」という表現と入れ替え可能に使用することができ、本明細書の開示を検討した当業者であれば、記載の結果の性質にもとづいて、意図されるランキンサイクルシステムの構成要素の種々の配置を理解できるであろう。ランキンサイクルシステムの作動流体に関して、「収容するように構成され」という表現は、ランキンサイクルシステムがいくつかの構成要素で構成され、そのような構成要素が、組み合わせられたときに作動時の作動流体を安全に封じ込めることができることを意味する。
【００１５】
上述のように、一実施形態において、本発明は、例えば燃焼タービンからの熱を含んだ排気ガス流などの廃熱源からエネルギを回収するために有用なランキンサイクルシステムを提供する。ランキンサイクルシステムは、廃熱源に存在する熱エネルギの少なくとも一部を種々のやり方で使用することができる機械的なエネルギへと変換する。例えば、廃熱から生み出される機械的なエネルギを、発電機、オルタネータ、又は機械的なエネルギを電気エネルギへと変換することができる他の適切な装置を駆動するために使用することができる。１つ以上の実施形態において、本発明によって提供されるランキンサイクルシステムは、例えば２つ以上の発電機を備えるランキンサイクルシステム、又は発電機とオルタネータとを備えるランキンサイクルシステムなど、ランキンサイクルシステムによって生み出される機械的なエネルギを電気エネルギへと変換するように構成された複数の装置を備える。別の実施形態において、本発明によって提供されるランキンサイクルシステムは、作動流体に含まれる潜在性のエネルギを機械的なエネルギへと変換し、生じた機械的なエネルギの少なくとも一部を、例えば作動流体を加圧するために使用されるポンプなどのシステムの構成要素の動力として使用する。
【００１６】
１つ以上の実施形態において、本発明によって提供されるランキンサイクルシステムは、第１の廃熱含有流から第１の作動流体流へと熱を移動させて第１の気化した作動流体流及び第２の廃熱含有流を生成するように構成されたヒータを備える。廃熱含有流は、そこから熱を回収することができる任意の廃熱含有気体、液体、流動性固体、又は多相流体であってよい。本明細書において使用されるとき、用語「ヒータ」は、廃熱含有流などの廃熱源をランキンサイクルシステムの作動流体に熱的に接触させ、廃熱源を作動流体に直接接触させることなく、すなわち廃熱源を作動流体と混合することなく、廃熱源から作動流体へと熱を移動させる装置を表す。そのようなヒータは、市販されており、当業者にとって公知である。例えば、ヒータは、２００９年１１月２４日に出願され、その全体が本明細書に援用される米国特許出願の出願公開第２０１１−０１２０１２９号明細書に開示のダクトなど、廃熱含有流を通すことができるダクトであってよい。作動流体を、ダクト内に配置され、作動流体を廃熱含有流に直接接触させることなく通す導管をもたらす配管によって、廃熱含有流に熱的に接触させることができる。流動する作動流体は、第１の作動流体温度でダクト内の配管に進入し、ダクトを通って流れている廃熱含有流から熱を受け取り、第１の作動流体温度よりも高い第２の作動流体温度でダクト内の配管を出る。廃熱含有流は、第１の廃熱含有流温度でダクトに進入し、自身の熱エネルギの少なくとも一部を作動流体へと移動させ、第１の廃熱含有流温度よりも低い第２の廃熱含有流温度でダクトを出る。
【００１７】
本明細書において使用されるとき、用語「ヒータ」は、廃熱含有流などの廃熱源から作動流体へと熱を移動させるように構成され、第１の作動流体流と第２の作動流体流との間で熱を交換するようには構成されていない装置のためにも残される。ヒータは、本明細書において、第１の作動流体流と第２の作動流体流との間の熱交換を許すように構成された熱交換器から区別される。この区別が、ヒータ３２及び３３がそれぞれの廃熱含有流１６及び１８からそれぞれの作動流体流２０及び７２へと熱を移動させる本発明の図５に示されている。図５に示されている番号が付されたシステム構成要素３６及び３７並びに図６に示されている番号が付されたシステム構成要素３８が、第１の作動流体流と第２の作動流体流との間で熱を交換するように構成され、本明細書における定義のとおりの熱交換器と見なされ、本明細書における定義のとおりの「ヒータ」とは見なされず、これが熱交換器３６が廃熱含有流１９（図５及び図６）及び膨張後の第１の気化した作動流体流２２の両方から第１の凝縮した作動流体流２４へと熱を移動させるように構成されていることとは無関係であることを、当業者であれば理解できるであろう。
【００１８】
本発明の１つ以上の実施形態に従って使用することができる適切なヒータとして、上述のようなダクトヒータ、流動床ヒータ、シェルと管とからなるヒータ、プレートヒータ、フィン−プレートヒータ、及びフィン−管ヒータが挙げられる。
【００１９】
本発明の１つ以上の実施形態に従って使用することができる適切な熱交換器として、シェル及び管からなる形式の熱交換器、プリント回路熱交換器、プレート−フィン熱交換器、及び成形プレート熱交換器が挙げられる。本発明の１つ以上の実施形態において、ランキンサイクルシステムは、プリント回路形式の少なくとも１つの熱交換器を備える。
【００２０】
本発明の１つ以上の実施形態に従って使用される作動流体は、例えば二酸化炭素など、ランキンサイクルシステムにおける使用に適した任意の作動流体であってよい。さらなる適切な作動流体として、水、チッ素、シクロペンタンなどの炭化水素、有機ハロゲン化合物、及びＳＦ6などの安定な無機流体が挙げられる。一実施形態において、作動流体は、ランキンサイクルシステム内の１つ以上の場所において超臨界状態であってよい二酸化炭素である。
【００２１】
ランキンサイクルシステムは、基本的に、作動流体が様々に加熱され、膨張させられ、凝縮させられ、加圧される閉ループであり、作動流体を、種々の作動流体流で構成されていると見なすことが、ランキンサイクルシステムの全体構成を明確に述べる手段として有用である。例えば、第１の作動流体流がヒータに進入し、ヒータにおいて廃熱源から廃熱を受け取り、第１の作動流体流から第１の気化した作動流体流へと変化する。
【００２２】
「気化した作動流体」という表現は、５１８ｋＰａにおいて−５６℃という沸点を有する二酸化炭素などのきわめて揮発性の作動流体に適用されるとき、ヒータ又は熱交換器を通過する前よりも高温である気体の状態の作動流体を単に意味する。したがって、用語「気化した」は、本明細書において使用されるとき、必ずしも液体の状態から気体の状態への作動流体の変化を伴う必要はない。気化した作動流体流は、本発明によって提供されるランキンサイクルシステムのヒータ及び／又は熱交換器を通過することによって生み出されるときに超臨界状態であってよい。
【００２３】
同様に、用語「凝縮した」は、作動流体に適用されるとき、必ずしも液体の状態の作動流体を意味する必要はない。二酸化炭素などの作動流体の文脈において、凝縮した作動流体は、本明細書において作動流体凝縮器と称されることもある凝縮器ユニットを通過した作動流体流を単に意味する。したがって、用語「凝縮した作動流体」は、いくつかの実施形態において、実際には、気体の状態又は超臨界状態の作動流体を指すことができる。本発明の１つ以上の実施形態に従って使用することができる適切な凝縮又は冷却ユニットとして、フィン−管の凝縮器及びプレート−フィンの凝縮器／クーラが挙げられる。１つ以上の実施形態において、本発明は、ただ１つの作動流体凝縮器を備えるランキンサイクルシステムを提供する。別の一連の実施形態において、本発明は、複数の作動流体凝縮器を備えるランキンサイクルシステムを提供する。
【００２４】
用語「膨張した」は、作動流体に適用されるとき、膨張器を通過した後の作動流体流の状態を表す。当業者であれば理解できるとおり、気化した作動流体中に含まれるエネルギの一部が、膨張器を通過するときに機械的なエネルギへと変換される。本発明の１つ以上の実施形態に従って使用することができる適切な膨張器として、軸流及び半径流式の膨張器が挙げられる。
【００２５】
１つ以上の実施形態において、本発明によって提供されるランキンサイクルシステムは、膨張器において生み出される機械的なエネルギを使用して駆動されてよい発電機又はオルタネータなど、機械的なエネルギを電気エネルギへと変換するように構成された装置をさらに備える。１つ以上の別の実施形態において、ランキンサイクルシステムは、膨張器において生み出された機械的なエネルギを電気エネルギへと変換するように構成された複数の装置を備える。膨張装置を発電機／オルタネータに接続するために、ギアボックスを使用することができる。さらに、発電機／オルタネータによって生み出される電流を調整するために、変圧器及びインバータを使用することができる。
【００２６】
次に図面に目を向けると、図面は、本発明によって提供されるランキンサイクルシステムの基本的な特徴を示している。種々の流れの線は、ランキンサイクルシステムの種々の構成要素を通る廃熱含有流及び作動流体流の流れの方向を示している。当業者であれば理解できるとおり、廃熱含有流及び作動流体流は、ランキンサイクルシステム内に適切に閉じ込められる。したがって、例えば、作動流体の流れの方向を示す線の各々は、ランキンサイクルシステムへと統合された導管を表す。同様に、廃熱含有流の流れを示す大きな矢印は、適切な導管（図示せず）内を流れる流れを示すように意図されている。二酸化炭素を作動流体として使用するように構成されたランキンサイクルシステムにおいて、導管及び設備を、技術的に公知のランキンサイクルシステム構成要素を使用して超臨界の二酸化炭素を安全に利用するように選択することができる。
【００２７】
図１を参照すると、この図は、本発明によって提供されるランキンサイクルシステム１０の主要な構成要素を示している。図示の実施形態において、第１の作動流体流２０がヒータ３２へと導入され、ヒータ３２において第１の廃熱含有流１６と熱的に接触する。第１の作動流体流２０は、より高温の第１の廃熱含有流１６から熱を得、ヒータを通過することによって第１の気化した作動流体流２１へと変化し、その後に第１の膨張器３４へともたらされる。同様に、第１の廃熱含有流１６は、より低いエネルギの第２の廃熱含有流１７へと変化する。第１の気化した作動流体流２１に含まれるエネルギの少なくとも一部が、膨張器において機械的なエネルギへと変換される。次いで、第１の膨張器を出る膨張後の第１の気化した作動流体流２２と、第２の廃熱含有流１７と、膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第１の部分１４とが、第１の熱交換器３６へと別々に（物理的に混ぜ合わせられることなく）導入され、第１の熱交換器３６において、膨張後の第１の気化した作動流体流２２、作動流体流１４、及び第２の廃熱含有流１７からの残余の熱が、ランキンサイクルシステム１０のどこかで生み出される第１の凝縮した作動流体流２４へと移される。膨張後の第１の気化した作動流体流２２、膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第１の部分１４、及び第２の廃熱含有流１７は、熱交換器３６において、第１の熱を使い果たした作動流体流５２及び１５並びに熱を使い果たした第２の廃熱含有流１８にそれぞれ変化する。図示の実施形態において、熱を使い果たした作動流体流１５及び５２は、作動流体流結合器４９において組み合わせられ、第１の熱を使い果たした作動流体流５７をもたらす。別の実施形態においては、作動流体流２２及び１４が、第１の熱交換器３６の上流又は第１の熱交換器３６において組み合わせられ、第１の熱交換器３６から直接第１の熱を使い果たした作動流体流５７として現れる。
【００２８】
さらに図１を参照すると、第２の廃熱含有流１７並びに作動流体流２２及び１４から熱を受け取った第１の凝縮した作動流体流２４は、熱交換器３６において第２の気化した作動流体流２５へと変化する。一実施形態において、第２の気化した作動流体流２５は、第１の気化した作動流体流２１の温度よりも低い温度を特徴とする。次いで、第２の気化した作動流体流２５は、第２の膨張器３５へともたらされて機械的なエネルギを生み出し、膨張後の第２の気化した作動流体流２６へと変化する。作動流体流２６は、作動流体流分割器４８によって膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第１の部分１４及び第２の部分１２へと変化する。第２の熱交換器３７が、膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第２の部分１２を受け取るように構成され、第２の熱交換器３７において、作動流体流１２に含まれる残余の熱が、ランキンサイクルシステムのどこかで生み出される第２の凝縮した作動流体流２８へと移される。第２の凝縮した作動流体流２８は、第２の凝縮した作動流体流２８よりも大きいエンタルピを有する作動流体流２９へと変化する。膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第２の部分１２は、第２の熱交換器３７において、第２の熱を使い果たした作動流体流５６へと変化する。本発明の１つ以上の実施形態において、第１の凝縮した作動流体流２４及び第２の凝縮した作動流体流２８は、ランキンサイクルシステムにおいて生み出される共通の凝縮した作動流体流から生み出される。
【００２９】
図２を参照すると、この図は、本発明によって提供され、図１と同様に構成され、しかしながら膨張器３４及び３５の一方又は両方によって生み出される機械的なエネルギを利用するように構成された発電機４２が追加されているランキンサイクルシステム１０を示している。
【００３０】
図３を参照すると、この図は、本発明によって提供され、図１及び図２と同様に構成され、しかしながら共通の駆動シャフト４６を介して膨張器３４及び３５の両方へと機械的に結合した発電機４２が追加されているランキンサイクルシステム１０を示している。さらに、図３に示したランキンサイクルシステムは、第２の排気ガス流１７の温度を高めるように構成されたダクトヒータ４４を備えている。したがって、第２の排気ガス流１７は、ダクトヒータ４４において、本明細書において熱的に強化された第２の排気ガス流１９と称されることもあるより高温の第２の排気ガス流１９へと変化する。ダクトヒータの存在は、ランキンサイクルシステムの使用にさらなる柔軟性をもたらす。例えば、ダクトヒータは、流れの温度を、ヒータの下流において合流する第２の流れの温度に等しくなるまで高めることを可能にする。このやり方で流れの温度を調節することによって、異なる温度を有する２つ以上の流れの合流に起因するエネルギの損失が最小化される。
【００３１】
図４を参照すると、この図は、本発明によって提供される図１と同様に構成されたランキンサイクルシステム１０を示しており、熱を使い果たした流れ５７及び５６が合流して合流後の熱を使い果たした流れ５８となり、これが第１及び第２の凝縮した作動流体流２４及び２８へと変化することをさらに示している。したがって、熱を使い果たした流れ５７及び５６が、作動流体流結合器４９において組み合わせられ、合流後の作動流体流５８をもたらし、合流後の作動流体流５８が、凝縮器／クーラ６０の働きによって第１の合流及び凝縮した作動流体流６１へと変化し、第１の合流及び凝縮した作動流体流６１が、作動流体ポンプ６２によって加圧され、第２の合流及び凝縮した作動流体流６４がもたらされる。次いで、作動流体流６４は、流れ６４を第１の凝縮した作動流体流２４及び第２の凝縮した作動流体流２８へと変化させる作動流体流分割器４８へともたらされる。
【００３２】
図５を参照すると、この図は、本発明によって提供されるランキンサイクルシステム１０を表している。このシステムは、図３及び図４に示した実施形態と共通の構成要素を備えるが、第１の熱交換器３６における熱的に強化された第２の廃熱含有流１９と第１の凝縮した作動流体流２４との間の熱的な接触において捕らえられることがなかったさらなる熱を捕らえるために使用される第２のヒータ３３をさらに備える。図示の実施形態において、第１の作動流体流２０（介在の積極的な変換が存在しないため、作動流体流２９と同じ流れ）が、ヒータ３２において第１の排気ガス流１６に熱的に接触し、第１の気化した作動流体流２１及び第２の排気ガス流１７が生み出される。ダクトヒータ４４が、第２の排気ガス流１７を、第１の熱交換器３６への導入に先立って、熱的に強化された第２の排気ガス流１９へと変化させる。第１の気化した作動流体流２１は、共通の駆動シャフト４６によって第２の膨張器３５及び発電機４２の両方へと接続された第１の膨張器３４において膨張させられる。図３及び図４に示した実施形態と同様に、廃熱含有流、膨張後の作動流体流２２、及び膨張後の流れ２６の第１の部分１４が、第１の熱交換器３６へと導入され、第１の熱交換器３６において熱が第１の凝縮した作動流体流２４へと移されて、第２の気化した作動流体流２５並びに熱を使い果たした作動流体流５２及び１５が生み出され、熱を使い果たした作動流体流５２及び１５は、作動流体流結合器４９において合流し、本明細書において「第１の熱を使い果たした作動流体流５７」と称されることもある合流後の熱を使い果たした作動流体流５７となる。図示の実施形態において、第１の凝縮した作動流体流２４及び第２の凝縮した作動流体流２８は、凝縮した作動流体流６４から以下のように生み出される。凝縮した作動流体流６４が、第１の作動流体流分割器４８へともたらされ、第１の作動流体流分割器４８は、流れ６４を凝縮した作動流体流２８及び本明細書において第３の凝縮した作動流体流７０と称されることもある中間の凝縮した作動流体流７０へと変換し、次いで第３の凝縮した作動流体流７０が、第２の作動流体流分割器４８において第１の凝縮した作動流体流２４及び第４の凝縮した作動流体流７２へと分割される。凝縮した作動流体流７２は、第２のヒータ３３へと導入され、第２のヒータ３３において熱を使い果たした第２の廃熱含有流１８から熱を受け取り、第３の気化した作動流体流７３へと変化する。熱を使い果たした流れ１８は、ヒータ３３を通過することによってさらに冷却され、さらに熱を使い果たした流れ１８ａとしてヒータを出る。第２の気化した作動流体流２５及び第３の気化した作動流体流７３は、作動流体流結合器４９において組み合わせられ、合流後の気化した作動流体流７４を生み、次いで合流後の気化した作動流体流７４は、第２の膨張器３５へと導入される。
【００３３】
さらに図５を参照すると、膨張後の第２の気化した作動流体流２６は、作動流体流分割器４８において第１の部分１４及び第２の部分１２へと分割される。膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第２の部分１２は、第２の熱交換器３７へと導入され、第２の熱交換器３７において、作動流体流分割器４８において合流後の凝縮した作動流体流６４から生成される第２の凝縮した作動流体流２８へと熱を伝える。図示の実施形態において、第２の凝縮した作動流体流２８は、作動流体流２９へと変化し、作動流体流２９は、それ以上は積極的に変化させられることなく、第１の作動流体流２０としてヒータ３２へと再び導入される。本明細書において使用されるとき、用語「積極的に変化させられた」は、２つ以上の流れへと分割され、１つ以上の流れと組み合わせられ、加熱され、気化させられ、膨張させられ、凝縮させられ、加圧され、冷却され、或いは以上の状態変化の操作のうちの２つ以上からなる何らかの組み合わせを被る工程に曝された廃熱含有流又は作動流体流を指す。第２の凝縮した作動流体流２８へと熱を伝えた後で、作動流体流１２は、第２の熱を使い果たした作動流体流５６として第２の熱交換器３７から現れる。
【００３４】
図６を参照すると、この図は、図５のように構成された本発明によって提供されるランキンサイクルシステムであるが、第１の熱を使い果たした作動流体流５７に存在する残余の熱を捕らえるために使用される第３の熱交換器３８をさらに備えているランキンサイクルシステムを示している。図示の実施形態において、熱を使い果たした作動流体流５７は、作動流体流５７の全体を第３の熱交換器３８に通し、作動流体流５７の一部を第３の熱交換器３８に通し、或いは作動流体流５７を第３の熱交換器３８に通さないように動作させることができる弁８０へともたらされる。第２の弁８２を、さらに熱を使い果たした作動流体流５７ａだけを通し、流れ５７及び５７ａの組み合わせを通し、或いは流れ５７だけを通すように動作させることができる。便利のため、弁８２の下流かつ作動流体流結合器４９の上流の作動流体流を、流れ５７／５７ａと称する。
【００３５】
例えば作動流体流分割器、作動流体流結合器、作動流体ポンプ、及び作動流体流凝縮器など、種々のシステム構成要素は、当業者にとって周知であり、市販されている。
【００３６】
ランキンサイクルシステムの提供に加えて、本発明は、ランキンサイクルシステムを使用して熱エネルギを回収する方法を提供する。本方法の１つ以上の実施形態が、図１〜６によって例示される。したがって、一実施形態において、本方法は、（ａ）第１の廃熱含有流１６から第１の作動流体流２０へと熱を伝えることによって、第１の気化した作動流体流２１及び第２の廃熱含有流１７を生成するステップと、（ｂ）前記第１の気化した作動流体流２１を膨張させることによって、機械的なエネルギ及び膨張後の第１の気化した作動流体流２２を生成するステップと、（ｃ）前記膨張後の第１の気化した作動流体流２２、前記第２の廃熱含有流１７、及び膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第１の部分１４から第１の凝縮した作動流体流２４へと熱を伝えることによって、第２の気化した作動流体流２５、熱を使い果たした第２の廃熱含有流１８、及び第１の熱を使い果たした作動流体流５７を生成するステップと、（ｄ）前記第２の気化した作動流体流２５を膨張させることによって、機械的なエネルギ及び前記膨張後の第２の気化した作動流体流２６を生成するステップと、（ｅ）前記膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第２の部分１２から第２の凝縮した作動流体流２８へと熱を伝えることによって、前記第２の凝縮した作動流体流２８よりも大きいエンタルピを有する作動流体の流れ２９及び第２の熱を使い果たした作動流体流５６を生成するステップとを含む。
【００３７】
１つ以上の実施形態において、本発明によって提供される方法は、（ｆ）前記第１の熱を使い果たした作動流体流５７を前記第２の熱を使い果たした作動流体流５６と組み合わせることによって、合流後の熱を使い果たした作動流体流５８を生成するステップをさらに含む。
【００３８】
１つ以上の実施形態において、本発明によって提供される方法は、（ｇ）前記合流後の熱を使い果たした作動流体流５８を凝縮させることによって、第１の合流及び凝縮した作動流体流６１を生成するステップをさらに含む。
【００３９】
１つ以上の実施形態において、本発明によって提供される方法は、（ｈ）前記第１の合流及び凝縮した作動流体流６１を加圧することによって、第２の合流及び凝縮した作動流体流６４を生成するステップをさらに含む。
【００４０】
１つ以上の実施形態において、本発明によって提供される方法は、（ｉ）前記第２の合流及び凝縮した作動流体流６４を分割することによって、少なくとも２つの凝縮した作動流体流を生成するステップをさらに含む。
【００４１】
１つ以上の実施形態において、本発明によって提供される方法は、二酸化炭素を作動流体として利用し、二酸化炭素は、本方法の少なくとも１つのステップの少なくとも一部分において超臨界の状態にある。
【００４２】
１つ以上の実施形態においては、本発明によって提供される方法及びシステムを、燃焼タービンが発生させる排気ガス流である廃熱含有流からの熱を捕らえて利用するために使用することができる。
【００４３】
実験部分
超臨界二酸化炭素ランキンサイクルシステムの実現性を実証するとともに、例えばプリント回路熱交換器の有効性などの製造者が提唱するランキンサイクルシステムの個々の構成要素の性能特性を検証するために、実験室規模のランキンサイクルシステムを製作して試験した。実験用のランキンサイクルシステムを、第１の膨張器３４及び第２の膨張器３５を膨張弁によって置き換え、流れ６１を分割して第１の作動流体ポンプ及び第２の作動流体ポンプへと送ることで第１の凝縮した作動流体流２４及び第２の凝縮した作動流体流２８をそれぞれもたらしたことを除き、図４のように構成した。さらに、このランキンサイクルシステムにおいて、第１の廃熱含有流１６を使用せず、代わりに電気加熱素子によって第１の作動流体流２０を加熱し、作動流体流２６を作動流体流分割器４８において分割せず、第２の熱交換器３７に直接接続した。作動流体を、二酸化炭素とした。第２の廃熱含有流１７又は熱的に強化された第２の廃熱含有流１９のいずれかから第１の熱交換器３６へと熱を伝える昇温効果を、熱交換器３６に加熱素子を追加することによって近似することができる。この実験用のシステムが、後述されるさらなる模擬研究のための枠組みを提供した。とくには、実験的に得られたデータを、本発明の実施形態の予想の性能を確認及び／又は精密化するために使用することができた。
【００４４】
本発明によって提供されるランキンサイクルシステムの性能を予測するために、２つのソフトウェアモデルを使用した。それらのソフトウェアモデルのうちの第１のソフトウェアモデル、すなわちＦ−Ｃｈａｒｔ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ（ウィスコンシン州Ｍａｄｉｓｏｎ）から市販されている「ＥＥＳ」（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｅｑｕａｔｉｏｎ  Ｓｏｌｖｅｒ）は、最良の全体としての性能のためのシステム状態点に示されるとおりのランキンサイクルシステム運転条件の予測最適化を可能にした方程式にもとづく計算システムである。ランキンサイクルシステムの最良な運転方法についてのさらなる洞察を、ＡｓｐｅｎＴｅｃｈから市販されている包括的なプロセスモデル化システムＡｓｐｅｎ  ＨＹＳＹＳを使用して得た。
【００４５】
本発明によって提供され、図４のように構成されたランキンサイクルシステムを、二酸化炭素に関するＳｐａｎｎ−Ｗａｇｎｅｒ状態方程式を使用するＥＥＳソフトウェアモデルを使用して評価した（実施例１）。実施例１のランキンサイクルシステムを３つの他のランキンサイクルシステムと比較した。第１（比較例１）は、ただ１つの膨張器及びただ１つの熱交換器を備えるが、実施例１並びに比較例２及び３との意味ある比較を行うことができるように適切な規模とされた単純なランキンサイクルシステムとした。第２の比較（比較例２）は、図７のとおりに構成されたランキンサイクルシステムと行った。実施例１のランキンサイクルシステムと比較例２のランキンサイクルシステムとの間の第１の主要な違いは、比較例２においては、第２の合流後の作動流体流６４を第２の熱交換器３７へともたらし、その後に第２の熱交換器３７を出る作動流体流２９を作動流体流分割器４８によって第１の作動流体流２０及び第１の凝縮した作動流体流２４へと変化させたことである。実施例１のランキンサイクルシステムと比較例２のランキンサイクルシステムとの間の第２の主要な違いは、比較例２においては、膨張後の第２の気化した作動流体流２６を第１及び第２の部分１４及び１２へと分割せず、むしろ膨張後の第２の気化した作動流体流２６を変化を介在させることなく第２の熱交換器３７へともたらしたことにある。第３の比較（比較例３）を、第２の廃熱含有流１７が第１の熱交換器３６へと向けられず、膨張後の第２の気化した作動流体流２６の第１の部分１４も第１の熱交換器３６へと向けられず、第１の熱を使い果たした作動流体流５７が単一の分割されていない流れとして第１の熱交換器３６から現れ、作動流体流２６の全体が第２の熱交換器３７へと向けられたことを除き、図４のとおりに構成されたランキンサイクルシステムと行った。表１に示されるデータが、本発明によって提供されるランキンサイクルシステムについて、他のランキンサイクルシステムの構成に対する利点を示している。
【００４６】
実施例１及び比較例１〜３のランキンサイクルシステムを、第１の定常状態における約１０℃から第１６の定常状態における約５０℃までの様々な最低システムＣＯ2作動流体温度をそれぞれ特徴とする一連の１６個の異なる定常状態条件のもとでモデル化した。ランキンサイクルシステムの予想される性能は、周囲温度に依存し、約１３０℃というシステムを出るときの廃熱含有流の最低許容温度にも支配された。この下方の温度限界は、排気ダクト内での腐食性の酸性ガスの凝縮を防止するように機能するガスタービンなどの燃焼機関の排気流からの廃熱回収に関する典型的な設計指針に調和する。モデルのランキンサイクルシステムの出力を、実験室規模のランキンサイクルシステムをコンピュータシミュレーションツールのための入力として使用し、実験的に測定された状態点を使用して見積もることができた。検討した各々のランキンサイクルシステムの出力は、最低システムＣＯ2作動流体温度が高くなるにつれて徐々に低くなった。
【００４７】
本発明によって提供されるランキンサイクルシステム（実施例１）の出力を伝統的なランキンサイクルシステム（比較例１）及び同様の複雑さの別の構成のランキンサイクルシステム（比較例２及び３）と比較するデータが、下記の表１に示される。
【００４８】
【表１】
0006416891.tif 000002
図４のように構成された実施例１；比較例１＝基本的なランキンサイクルの構成、図７のように構成された比較例２、*比較例２に対する実施例１の利益
表１に示したデータは、ベースラインの標準的なランキンサイクルの構成（比較例１）及び同様の複雑さの別の構成のランキンサイクルシステム（比較例２及び３）に対する本発明によって提供されるランキンサイクルシステムの出力の著しい改善を示している。
【００４９】
以上の例は、あくまでも例示であり、本発明の特徴の一部だけを説明するにすぎない。添付の特許請求の範囲は、本発明を想到されているとおりに広く請求するように意図されており、本明細書に提示の実施例は、多岐にわたる考えられるすべての実施形態から選択された実施形態の例示にすぎない。したがって、本発明の特徴を説明するために利用される実施例の選択は、添付の特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲において使用されるとき、単語「を備える」及びその文法上の変種は、論理的に、例えばこれらに限られるわけではないが「から基本的になる」及び「からなる」などの種々の異なる広がりの表現にも対応し、これらの表現を含む。必要に応じ、範囲が与えられているが、それらの範囲は、それらの間のすべての部分的範囲を包含する。これらの範囲における変種が、当業者に対して提案されると考えられるべきであり、未だ公衆に解放されていない場合、それらの変種は、可能であれば、添付の特許請求の範囲に包含されると解釈されるべきである。また、科学及び技術における進歩が、言語の不正確さの理由によって現時点においては予期されていない潜在的な均等物及び代替物をもたらすと予想され、それらの変種も、可能であれば、添付の特許請求の範囲に包含されると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００５０】
１０  ランキンサイクルシステム
１２  第２の部分
１４  第１の部分
１５  第１の熱を使い果たした作動流体流
１６  第１の廃熱含有流
１７  第２の廃熱含有流
１８  熱を使い果たした第２の廃熱含有流
１８ａ  さらに熱を使い果たした流れ
１９  熱的に強化された第２の廃熱含有流、熱的に強化された第２の排気ガス流
２０  第１の作動流体流
２１  第１の気化した作動流体流
２２  膨張後の第１の気化した作動流体流
２４  第１の凝縮した作動流体流
２５  第２の気化した作動流体流
２６  膨張後の第２の気化した作動流体流
２８  第２の凝縮した作動流体流
２９  作動流体流
３２  ヒータ
３３  第２のヒータ
３４  第１の膨張器
３５  第２の膨張器
３６  第１の熱交換器
３７  第２の熱交換器
３８  第３の熱交換器
４２  発電機
４４  ダクトヒータ
４６  駆動シャフト
４８  作動流体流分割器
４９  作動流体流結合器
５２  第１の熱を使い果たした作動流体流
５６  第２の熱を使い果たした作動流体流
５７  第１の熱を使い果たした作動流体流
５７ａ  さらに熱を使い果たした作動流体流
５８  合流後の熱を使い果たした作動流体流
６０  クーラ
６１  第１の合流及び凝縮した作動流体流
６２  作動流体ポンプ
６４  第２の合流及び凝縮した作動流体流
７０  第３の凝縮した作動流体流
７２  第４の凝縮した作動流体流
７３  第３の気化した作動流体流
７４  合流後の気化した作動流体流
８０  弁
８２  第２の弁
【図１】
0006416891.tif 000003
【図２】
0006416891.tif 000004
【図３】
0006416891.tif 000005
【図４】
0006416891.tif 000006
【図５】
0006416891.tif 000007
【図６】
0006416891.tif 000008
【図７】
0006416891.tif 000009