(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱を発生する熱源と、
前記熱源からの排熱を作動熱源として駆動する吸収冷凍機と、
前記熱源からの排ガスによって駆動される動力取り出し用ガスタービンと、
前記動力取り出し用ガスタービンに連動連結された駆動装置と、
前記動力取り出し用ガスタービンを構成するタービンと圧縮機とを接続するガス配管に設けられて前記タービンからの排ガスを冷却する冷却手段とを備え、
前記吸収冷凍機で取り出した冷熱を前記冷却手段の冷熱源としたことを特徴とする動力回収システム。
【請求項２】
請求項１に記載の動力回収システムにおいて、
熱源がエンジンであり、吸収冷凍機の作動熱源が前記エンジンを冷却した後のジャケット冷却水である動力回収システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、燃料電池といった排熱を発生するものを熱源とし、その熱源からの排熱を駆動装置の動力として回収する動力回収システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の動力回収システムとしては、従来、図５の従来例の概略構成図に示すようなものがあった。
この従来例によれば、圧縮機０１とタービン０２とから成る熱源用ガスタービン０３に発電機などの第１の駆動装置０４が連動連結され、圧縮機０１とタービン０２とを接続するガス配管０５にバーナー０６が介装されている。
【０００３】
熱源用ガスタービン０３からの高温排ガスが、タービン０７と圧縮機０８とから成る動力取り出し用ガスタービン０９に供給されるように構成され、かつ、動力取り出し用ガスタービン０９に発電機などの第２の駆動装置０１０が連動連結されている。
また、タービン０７と圧縮機０８とを接続するガス配管０１１に冷却器０１２が介装されるとともに、この冷却器０１２にクーリングタワーからの冷却水が供給されている。
【０００４】
上記構成により、熱源用ガスタービン０３からの排熱である高温排ガスを利用して動力を取り出すようになっている。
次に、上記動力の取り出し量につき、図２のＴ−ｓ線図を参照して説明する。この図２における丸付き数字は、図５における丸付き数字と対応している。
【０００５】
▲１▼−▲２▼−▲３▼−▲４▼−▲１▼が熱源用ガスタービン０３のＴ−ｓ線図であり、▲１▼−▲２▼が断熱圧縮、▲２▼−▲３▼がバーナー０６での等圧膨張（圧力Ｐ1 ）、▲３▼−▲４▼がタービン０２での断熱膨張、▲４▼−▲１▼が圧縮機０１からの放出後の冷却を示している。
【０００６】
上記動力取り出し用ガスタービン０９を設けて動力を回収する場合のＴ−ｓ線図は、▲１▼−▲２▼−▲３▼−▲４▼−▲５▼−▲６▼−▲７▼−▲１▼となる。▲４▼の圧縮機０１からの排ガス（大気圧Ｐ0 ）をタービン０７で▲５▼の負圧（Ｐ- ）まで膨張させる。この膨張した排ガスを冷却器０１２によって冷却し（▲５▼−▲６▼）、その後に圧縮機０８で圧縮する（▲６▼−▲７▼）のである。
これにより、▲４▼−▲５▼−▲６▼−▲７▼の面積で示される分の動力を動力取り出し用ガスタービン０９で回収できることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、膨張量は圧力Ｐ- によって制限され、この圧力Ｐ- は冷却器０１２での冷却温度Ｔ１によって制限される。
しかしながら、従来例の場合、冷却器０１２として、クーリングタワーからの冷却水を供給するものであり、略大気温度程度までしか冷却できない。そのために、▲５▼の圧力（Ｐ- ）を十分低下することができなくて動力回収量が少なく、改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、特別な熱源を用いずに、動力取り出し用ガスタービンのタービンと圧縮機間での排ガスをより低温まで冷却できるようにして、極力安価にして動力回収量を増加できるようにすることを目的する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の動力回収システムは、上述のような目的を達成するために、
排熱を発生する熱源と、
前記熱源からの排熱を作動熱源として駆動する吸収冷凍機と、
前記熱源からの排ガスによって駆動される動力取り出し用ガスタービンと、
前記動力取り出し用ガスタービンに連動連結された駆動装置と、
前記動力取り出し用ガスタービンを構成するタービンと圧縮機とを接続するガス配管に設けられて前記タービンからの排ガスを冷却する冷却手段とを備え、
前記吸収冷凍機で取り出した冷熱を前記冷却手段の冷熱源とするように構成する。
【００１０】
熱源としては、ディーゼルエンジンやガスエンジンなどのエンジン（請求項２）や燃料電池などが適用される。また、吸収冷凍機の作動熱源としては、エンジンを冷却した後のジャケット冷却水（請求項２）や燃料電池を冷却した後の冷却水などが適用される。
【００１１】
【作用】
請求項１に係る発明の動力回収システムの構成によれば、熱源からの排熱を作動熱源として吸収冷凍機を作動し、大気温度よりも十分低い温度の冷熱を取り出す。一方、熱源からの排ガスによって動力取り出し用ガスタービンを駆動し、その動力取り出し用ガスタービンのタービンから圧縮機に送られる排ガスを、吸収冷凍機から取り出した大気温度よりも十分低温の冷熱によって冷却する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る動力回収システムの実施例を示す概略構成図であり、熱源としてのガスエンジン１に、カップリング２を介して発電機３が連動連結されている。
【００１３】
ガスエンジン１の低温排熱源としてのエンジン冷却部１ａの出口と入口とにわたって、ジャケット冷却水（温度85〜95℃）を循環するポンプ４を介装した循環配管５が接続され、この循環配管５に、吸収冷凍機を構成する再生器６が設けられている。再生器６には、ガスエンジン１からのエンジン冷却水によって蒸発可能なアンモニアを冷媒とし、かつ、水を吸収剤とした非共沸混合媒体としてのアンモニア−水系溶液が収容されている。
【００１４】
再生器６には、精留器７を介して水を分離したアンモニア蒸気を供給するように凝縮器８が連通接続され、再生器６に第１の配管９を介して吸収器１０が接続されるとともに、凝縮器８に第２の配管１１を介して蒸発器１２が接続され、更に、吸収器１０と蒸発器１２とが連通接続され、吸収冷凍機が構成されている。
【００１５】
凝縮器８では、再生器６で蒸発した冷媒を凝縮液化し、その液化した冷媒を蒸発器１２に噴霧供給により戻すようになっている。
蒸発器１２では、吸収器１０における吸収剤による冷媒の吸収に伴い、冷媒が蒸発するようになっている。
【００１６】
吸収器１０から再生器６にわたって、溶液ポンプ１３を介装した第３の配管１４が接続され、この第３の配管１４と第１の配管９との間に熱交換器１５が設けられ、再生器６に戻す液化したアンモニア−水系溶液を、再生器６から吸収器１０に流すアンモニア−水系溶液によって加熱するようになっている。
【００１７】
ガスエンジン１からの高温排ガスが、第１のガス配管１６を介して、タービン１７と圧縮機１８とから成る動力取り出し用ガスタービン１９に供給されるように構成され、かつ、動力取り出し用ガスタービン１９に駆動装置としての発電機２０が連動連結されている。駆動装置としては、発電機２０に限らず、圧縮機やポンプが適用可能である。
【００１８】
タービン１７と圧縮機１８とを接続する第２のガス配管２１に冷却器２２が設けられている。図中２３は圧縮機１８で常圧に戻した排ガスを大気中に放出する第３のガス配管を示している。
【００１９】
冷却器２２と蒸発器１２とにわたって冷却用媒体の取り出し管２４が設けられ、吸収冷凍機で取り出した低温水（例えば、約７℃）を冷熱源として冷却器２２に供給し、タービン１７からの排ガスを冷却するように構成されている。
【００２０】
上記構成により、動力取り出し用ガスタービン１９のタービン１７と圧縮機１８間での排ガスをより低温まで冷却し、動力回収量を増加できる。
すなわち、図２のＴ−ｓ線図に示すように、吸収冷凍機で取り出した低温水により冷却器２２で冷却するために、タービン１７からの排ガスの温度Ｔ２を大気温度よりも十分低温にでき、動力取り出し用ガスタービン１９で回収できる動力回収量が、▲４▼−▲５▼’−▲６▼’−▲７▼の面積で示される分となって、従来の▲４▼−▲５▼−▲６▼−▲７▼の面積に比べて大きく、動力回収量を増加できるのである。
例えば、大気放出されるガス▲７▼の温度を 200℃、タービン１７からの排ガスの冷却温度Ｔ２を７℃とした場合、従来のクーリングタワーからの冷却水による場合（温度Ｔ１＝35℃）に比べて、動力回収量は略17％向上できる。
【００２１】
図３は、第１の変形例を示す概略構成図であり、上記実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、第２のガス配管２１を蒸発器１２内に直接導入し、冷却器２２および冷却用媒体の取り出し管２４を設けずにタービン１７からの排ガスを冷却するように構成されている。他の構成は実施例と同じであり、同じ番号を付すことにより、その説明は省略する。
【００２２】
図４は、第２の変形例を示す概略構成図であり、前述実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、圧縮機１８を二段に設けて二段圧縮型の動力取り出し用ガスタービン１９を構成し、両圧縮機１８間をガス配管３１で接続するとともに、そのガス配管３１に冷却器３２を設け、第２のガス配管２３に設けた冷却器２２を出た冷却用媒体の取り出し管２４を冷却器３２に直列に接続し、両圧縮機１８間でも排ガスを冷却するように構成されている。他の構成は実施例と同じであり、同じ番号を付すことにより、その説明は省略する。
この第２の変形例において、冷却用媒体の取り出し管２４を両冷却器２２，３２に並列に接続するように構成しても良い。
【００２３】
上述実施例の冷却用媒体の取り出し管２４を冷却器２２に接続する構成、第１の変形例の第２のガス配管２１を蒸発器１２内に直接導入する構成、ならびに、第２の変形例の冷却用媒体の取り出し管２４を両冷却器２２，３２に接続する構成、要するに、タービン１７からの排ガスを冷却する構成をして冷却手段と総称する。
【００２４】
上述実施例のガスエンジン１としては、ミラーサイクルガスエンジンやディーゼルエンジンやスターリングエンジンなど各種のエンジンを用いることができる。
【００２５】
また、上述実施例では、排熱源として、高温の排熱源である排気ガスと、吸収冷凍機の作動熱源として有効に適用できる低温の排熱源であるジャケット冷却水をもつガスエンジン１を熱源としているため、動力回収システムを容易に構成できる利点を有しているが、本発明の熱源としては、燃料電池なども適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明の動力回収システムによれば、熱源からの排熱を利用して吸収冷凍機から取り出した大気温度よりも十分低温の冷熱によって、動力取り出し用ガスタービンのタービンから圧縮機に送られる排ガスを冷却するから、電気式の冷却装置といったような特別な熱源を用いずに、動力取り出し用ガスタービンのタービンと圧縮機間での排ガスをより低温まで冷却でき、極力安価にして動力回収量を増加できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動力回収システムの実施例を示す概略構成図である。
【図２】Ｔ−ｓ線図である。
【図３】第１の変形例を示す概略構成図である。
【図４】第２の変形例を示す概略構成図である。
【図５】従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
１…ガスエンジン（熱源）
１７…タービン
１８…圧縮機
１９…動力取り出し用ガスタービン
２０…発電機（駆動装置）
２１…第２のガス配管
２２…冷却器（冷却手段）
２４…冷凍用媒体取り出し管（冷却手段）
【図１】
0004408560.tif 000002
【図２】
0004408560.tif 000003
【図３】
0004408560.tif 000004
【図４】
0004408560.tif 000005
【図５】
0004408560.tif 000006