(57)【要約】【課題】  地球環境上問題となるフロン空調機システムとは異なり、排気ガスエネルギを回収することにより燃費効率の減少を大きく低減させエアコンを作動させる、地球環境に優しい省エネシステムの提供。【解決手段】  コンプレッサと、第一熱交換器と、第一タービンと、第一モータ発電機とを有すると共に、コンプレッサと第一タービンと第一モータ発電機とが単一の第一シャフトを介して連結した、タービン発電システムを備えており、かつ、コンプレッサから第一熱交換器に向かう第一空気の流路には、第一空気の一部を別の流路に分配するための分岐が存在し、当該別の流路には、当該別の流路に分配された第一空気を冷却するだめの第二熱交換器と、第二熱交換器からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気から熱エネルギを奪うことにより、輸送機関内冷却用の冷気を得るための第二タービンとを備えていることを特徴とする、排気ガスを利用した空気冷却システム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一空気を導入すると共に、当該第一空気を圧縮するためのコンプレッサと、
前記コンプレッサからの第一空気を少なくとも二つに分配する手段と、
前記コンプレッサからの一方の第一空気を導入すると共に、当該第一空気を排気ガスとの熱交換を介して加熱するための第一熱交換器と、
前記第一熱交換器からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて機械的エネルギを得る第一タービンと、
前記第一タービンにより発生した機械的エネルギを電気エネルギに変換するための第一発電機（ここで、当該第一発電機と前記コンプレッサと前記第一タービンとは、単一の第一シャフトを介して連結している）と、
前記コンプレッサからの他方の第一空気を冷却するための第二熱交換器と、
前記第二熱交換器からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて当該第一空気を冷却する第二タービンと
を有する、輸送機関の排気ガスを利用した発電・空気冷却システム。
【請求項２】
前記第二タービンは、前記第一シャフトを介して、前記コンプレッサと前記第一タービンと前記第一発電機と連結している、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記第二タービンは、前記第一シャフトとは異なる第二シャフトを介して、前記第一発電機とは異なる第二発電機と連結している、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記第一発電機は、前記コンプレッサを駆動する機能を有するモータ発電機である、請求項１〜３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５】
前記第二熱交換器は、第一空気を冷却するために、第一空気と熱交換させるための第二空気を導入する、請求項１〜４のいずれか一項記載のシステム。
【請求項６】
前記第二空気は、輸送機関内の空気である、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記コンプレッサに導入される前記第一空気として、輸送機関内の空気又は輸送機関外の空気に切替可能な第一空気源変更手段を更に備えている、請求項１〜６のいずれか一項記載のシステム。
【請求項８】
前記第二タービンからの第一空気内の水分を除去するための除湿手段を更に備えている、請求項１〜７のいずれか一項記載のシステム。
【請求項９】
前記第二タービン又は前記除湿手段からの第一空気と、当該第一空気を加温するための第三空気とを混合する、冷気温度調整手段を更に備えている、請求項１〜８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１０】
前記冷気温度調整手段は、連続的又は段階的に、前記第一空気と前記第三空気との混合比を変更可能である、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項記載のシステムを搭載した輸送機関。
【請求項１２】
自動車、船舶又は航空機である、請求項１１記載の輸送機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のガソリンエンジンのような内燃機関や外燃機関での燃料の燃焼により発生する排気ガスを利用した発電・空気冷却システム及びそれを搭載した、自動車、船舶又は航空機といった輸送機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、自動車の排気ガスの出口温度が非常に高いことに着目し、この熱エネルギを電気エネルギに変換して車内エアコンに用いることが検討されている。このエネルギ変換には、マイクロタービンシステムが利用され得る（例えば特許文献１）。ここで、マイクロタービンシステムの利用を想定した場合、外部空気をコンプレッサで圧縮した後、熱交換器で当該圧縮空気と排気ガスとを熱交換し、タービンでこの高温圧縮空気の熱エネルギを機械エネルギに変換して、発電機で当該機械エネルギを電気エネルギに変換することになる。そして、当該電気エネルギがエアコン用のエネルギとして利用される。
【特許文献１】特開２００３−２８６８６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、エアコンを作動するためには２〜３ｋｗ必要であるので、当該原理を利用した場合には、排気ガス温度が相当高温でなくてはならず、低排気量車両である場合や低速走行時等には、エアコンを作動させるために十分な発電ができないという問題がある。
【０００４】
更には、エアコンの冷媒としてフロンが使用される場合には、当該フロン使用に起因した環境上の問題も存する。加えて、フロンを使用した場合、フロン空調機の動力としてエンジンの軸動力をそのまま使用しているので、燃費効率が２０％強も減少する。
【０００５】
そこで、本発明は、地球環境上問題となるフロン空調機システムとは異なり、排気ガスエネルギを回収することにより燃費効率の減少を大きく低減させエアコンを作動させる、地球環境に優しい省エネシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を踏まえ、鋭意研究の結果、本発明者は、以下の発明（１）〜（１２）を完成させた。
【０００７】
本発明（１）は、第一空気を導入すると共に、当該第一空気を圧縮するためのコンプレッサ（１０１、２０１）と、
前記コンプレッサ（１０１、２０１）からの第一空気を少なくとも二つに分配する手段（分岐）と、
前記コンプレッサ（１０１、２０１）からの一方の第一空気を導入すると共に、当該第一空気を排気ガスとの熱交換を介して加熱するための第一熱交換器（１０２、２０２）と、
前記第一熱交換器（１０２、２０２）からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて機械的エネルギを得る第一タービン（１０３、２０３）と、
前記第一タービン（１０３、２０３）により発生した機械的エネルギを電気エネルギに変換するための第一発電機（１０４、２０４）｛ここで、当該第一発電機（１０４、２０４）と前記コンプレッサ（１０１、２０１）と前記第一タービン（１０３、２０３）とは、単一の第一シャフト（１０７、２０７）を介して連結している｝と、
前記コンプレッサ（１０１、２０１）からの他方の第一空気を冷却するだめの第二熱交換器（１０５、２０５）と、
前記第二熱交換器（１０５、２０５）からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて当該第一空気を冷却する第二タービン（１０６、２０６）と
を有する、輸送機関の排気ガスを利用した発電・空気冷却システムである。
【０００８】
本発明（２）は、前記第二タービン（１０６）は、前記第一シャフト（１０７）を介して、前記コンプレッサ（１０１）と前記第一タービン（１０３）と前記第一発電機（１０４）と連結している、前記発明（１）のシステムである。
【０００９】
本発明（３）は、前記第二タービン（２０６）は、前記第一シャフト（２０７）とは異なる第二シャフト（２２１）を介して、前記第一発電機（２０４）とは異なる第二発電機（２２０）と連結している、前記発明（１）のシステムである。
【００１０】
本発明（４）は、前記第一発電機（１０４、２０４）は、前記コンプレッサ（１０１、２０１）を駆動する機能を有するモータ発電機である、前記発明（１）〜（３）のいずれか一つのシステムである。
【００１１】
本発明（５）は、前記第二熱交換器（１０５、２０５）は、第一空気を冷却するために、第一空気と熱交換させるための第二空気（Ｂ）を導入する、前記発明（１）〜（４）のいずれか一つのシステムである。
【００１２】
本発明（６）は、前記第二空気は、輸送機関内（自動車１００、２００の車内）の空気である、前記発明（５）のシステムである。
【００１３】
本発明（７）は、前記コンプレッサ（１０１、２０１）に導入される前記第一空気として、輸送機関内の空気又は輸送機関外の空気に切替え可能な第一空気源変更手段を更に備えている、前記発明（１）〜（６）のいずれか一つのシステムである。
【００１４】
本発明（８）は、前記第二タービン（１０６、２０６）からの第一空気内の水分を除去するための除湿手段(１１２、２１２)を更に備えている、前記発明（１）〜（７）のいずれか一つのシステムである。
【００１５】
本発明（９）は、前記第二タービン（１０６、２０６）又は前記除湿手段(１１２、２１２)からの第一空気と、当該第一空気を加温するための第三空気とを混合する、冷気温度調整手段（１０７、２０７）を更に備えている、前記発明（１）〜（８）のいずれか一つのシステムである。
【００１６】
本発明（１０）は、前記冷気温度調整手段（１０７、２０７）は、連続的又は段階的に、前記第一空気と前記第三空気との混合比を変更可能である、前記発明（９）のシステムである。
【００１７】
本発明（１１）は、前記発明（１）〜（１０）のいずれか一つのシステムを搭載した輸送機関である。
【００１８】
本発明（１２）は、自動車、船舶又は航空機である、前記発明（１１）の輸送機関（自動車１００、２００）である。
【００１９】
ここで、本特許請求の範囲及び本明細書における各用語の定義を説明する。まず、「輸送機関」とは、燃料の燃焼により排気ガスを発生する内燃機関や外燃機関を備えた輸送機関であれば特に限定されず、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等を備えた自動車（例えば、自家用車、トラック、バス、冷凍車や冷蔵車のような業務用車両）、ディーゼルエンジン等を備えた船舶、ジェットエンジン等を備えた飛行機を挙げることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、例えば自動車に適用したケースにおいては、フロンといった地球環境上問題になるような冷媒を使用しないことに加え、フロン冷却機とは異なり、エンジン動力を直接利用するのではなく排気ガスの熱エネルギを利用するので、燃費効率の減少をより抑制しつつ（例えば１０％程度）、フロンと同程度乃至は凌駕する冷却効果を達成することが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本最良形態として自動車の冷房用を例にとり説明する。まず、図面を参照しながら、本発明の第一最良形態（単軸方式）に係るコジェネレーションシステムを説明する。まず、図１に示すように、本発明に係るコジェネレーションシステムを搭載した自動車１００は、コンプレッサ１０１、第一熱交換器１０２、第一タービン１０３及び第一モータ発電機１０４とからなるタービン発電システムを備えていると共に、本発明の特徴部分である、第二熱交換器１０５と第二タービン１０６とを更に備えている。以下、まず、当該タービン発電システムを詳述する。
【００２２】
本最良形態に係るタービン発電システムは、コンプレッサ１０１、第一熱交換器１０２、第一タービン１０３及び第一モータ発電機１０４とから構成されている。以下、各要素を説明する。
【００２３】
まず、コンプレッサ１０１は、空気を入口から導入すると共に、当該空気を圧縮し、圧縮空気を出口から排出する。ここで、コンプレッサ１０１は、後述するように、単一の第一シャフト１０７を介して、第一タービン１０３及び第二タービン１０６と連結している。したがって、コンプレッサ１０１の駆動源は、まずは、当該第一シャフト１０７を介して第一タービン１０３及び第二タービン１０６から伝達される機械エネルギである。更には、これも後述するように、電気エネルギで第一モータ発電機１０４を駆動することによっても、コンプレッサ１０１は駆動可能である。特に、始動時におけるコンプレッサ１０１の駆動は、第一モータ発電機１０４の駆動により行われる。
【００２４】
ここで、コンプレッサ１０１へ導入される空気は、外部空気のみであっても、車内の空気のみであっても、外部空気と車内の空気との混合空気であってもよい。例えば、図１に示すように、これらを切り替えるための第一空気源変更手段１１３を設置してもよい。当該手段を備えることにより、例えば、より早く車内を冷却したい場合には、コンプレッサ１０１へ導入される空気を車内空気のみとし、車内を換気したい場合には、コンプレッサ１０１へ導入される空気を外部空気のみとすることが可能となる。尚、当該手段を備えず、外部空気のみ又は車内空気のみをコンプレッサ１０１に導入するよう構成してもよい。
【００２５】
次に、コンプレッサ１０１からの第一空気は、コンプレッサの出口付近に設けられた二つの孔（分配手段）から下流に移動する。ここで、一方の孔から噴出した圧縮空気は、後述する第一熱交換器１０２に導かれ、他方の孔から噴出した圧縮空気は、後述する第二熱交換器１０５に導かれる。ここで、分配比は、例えば、二つの孔の径を変更することにより変えることができる。尚、分配比に関しては後述する。
【００２６】
次に、第一熱交換器１０２は、コンプレッサ１０１からの一方の圧縮空気を導入すると共に、別ルートから排気ガス（図中のＡ）を導入し、内部で前記圧縮空気と前記排気ガスとで熱交換を行う結果、高温の圧縮空気を出口から排出する。
【００２７】
次に、第一タービン１０３は、第一熱交換器１０２からの出口空気（高温の圧縮空気）を導入すると共に、当該空気の熱エネルギを機械エネルギに変換した後、当該空気を外部に排出する。
【００２８】
次に、第一モータ発電機１０４は、コンプレッサ１０１、第一タービン１０３及び第二タービン１０６により発生された、第一シャフト１０７を介して伝達される機械的エネルギを電気エネルギに変換可能であると共に、第一シャフト１０７を介して第一タービン１０３及び第二タービン１０６を駆動可能なものであれば特に限定されない。ここで、当該第一モータ発電機１０４で生じた電気は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１を介し、蓄電池１０８に蓄えられる。そして、当該電気が使用される際には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１を介して各要素（当該第一モータ発電機１０４も含む）に送られる。ここで、前記のように、始動時におけるコンプレッサ１０１の駆動は、第一モータ発電機１０４の駆動により行われる。更に、エンジンのアイドリング時等、要求されるエアコン負荷を供するためには不十分なパワー状態である場合にも、この電気を利用することができる。尚、本最良形態では、モータ発電機を用いたが、モータと発電機が別体であってもよい。
【００２９】
以上でタービン発電システムの概要を説明したので、以下では、本発明の特徴部分である各要素（第二熱交換器１０５、第二タービン１０６等）を詳述することとする。
【００３０】
まず、第二熱交換器１０５は、コンプレッサ１０１の出口付近に設けられた他方の孔から噴出した圧縮空気を導入すると共に、別ルートから当該圧縮空気を冷却するための空気（図中のＢ）を導入し、内部で前記圧縮空気と前記空気とで熱交換を行う結果、より温度が低下した圧縮空気を出口から排出する。ここで、第一熱交換器１０２への圧縮空気と第二熱交換器１０５への圧縮空気の配分比は、十分な電力を確保するという観点からは、第一熱交換器１０２への圧縮空気を多くすることが好適である。より好適には、当該配分比（第一熱交換器への圧縮空気／全圧縮空気）は６０％以上である。但し、排気ガスがより高温である場合には、当該配分比を低減させてもよい（例えば５０％以下）。尚、コンプレッサ１０１からの出口空気の配分比（第一熱交換器１０２に誘導される出口空気と第二熱交換器１０５に誘導される出口空気の量比）を変更するための配分比変更手段（例えば、両方の孔の大きさが可変する手段）を、当該分岐箇所に備えていてもよい。更には、当該配分比変更手段は、排気ガスの温度及び／又は車内の温度に基づき、自動的に当該配分比を変更するように構成してよい（例えば、排気ガスの温度が高い場合には、第二熱交換器に誘導される出口空気の量比を上げ、他方、車内温度が低い場合には、第一熱交換機に誘導される出口空気の量比を上げる）。
【００３１】
ここで、圧縮空気を冷却するための空気Ｂとしては、例えば、車内の空気や外部の空気を挙げることができる。より圧縮空気を冷却するという観点からは、温度の低い車内の空気を用いることが好適である。
【００３２】
次に、第二タービン１０６は、第二熱交換器１０５からの出口空気（温度が低下した圧縮空気）を導入すると共に、当該空気の熱エネルギを機械エネルギに変換した後、常圧の超低温空気を出口から排出する。ここで、第一最良形態においては、第二タービン１０６は、前記第一シャフト１０７（第一タービン１０３とコンプレッサ１０１とを連結したシャフト）に連結しており、第二タービン１０６で発生した機械エネルギは、前記第一シャフト１０７を介して、前記コンプレッサ１０１に伝達される。
【００３３】
次に、第二タービン１０６から放出された超低温空気の水分（雪、氷）を除去するために、図１に示すように、第二タービン１０６の下流に、除湿手段１１２を備えていてもよい。ここで、当該除湿手段１１２は、フィルタ上で雪や氷を取るタイプのものが好適である。尚、当該除湿手段１１２上に付着した雪や氷は、例えば、定期的（例えば、１分間に数回）に加温（例えば、排気ガス、第一タービン１０３からの高温空気、第二熱交換器１０５で熱交換された高温空気Ｂ等を吹き付ける）することにより除去可能である。尚、当該除湿手段１１２は、第二タービン１０６からの空気が氷点下に達しない場合には必ずしも用いなくてもよい。
【００３４】
更に、第二タービン１０６から放出された超低温空気の温度を上昇させるために、図１に示すように、第二タービン１０６又は除湿器１１２の下流に、冷気温度調整手段１０７を更に備えていてもよい。ここで、冷気温度調整手段１０７は、第二タービン１０６からの出口空気（常圧の超低温空気）を導入すると共に外部空気（図中のＣ）を取り込み、これら超低温空気と外部空気を混合することにより、冷房として使用可能な温度に調整し、当該適度な温度の冷気を出口より排出する。この際、冷気温度調整手段１０７は、連続的又は段階的に、前記出口空気と外部空気との混合比を変更可能であることが好適である。このような構成をとることにより、単に混合比を変更するだけで、容易に温度調節が可能となる。具体的には、例えば、夏季の炎天下に車に乗る際、車内の空気が冷たくなるのに相当の時間を要していたが、本最良形態によると、例えば、当初は第二タービンからの超低温空気の量を多くして急速に車内及び車内空気を冷却し、ある程度温度が低下した段階で、超低温空気に対する外部空気の混合量を増加させ、通常温度の冷気を放出させる構成を採ることが可能である。このように、従来のように消費電力を変更する手段を講じなくても、超低温空気と外部空気との混合比を変更するという極めて簡単な構成を採るだけで、環境に即した温度調整が可能となる。尚、例えば、第二タービン１０６からの超低温空気を直接利用する場合（例えば、冷凍車の冷凍用空気）や、第二タービン１０６からの空気の温度が直接車内に導入しても差し支えない温度である場合等には、当該冷気温度調整手段１０７は必ずしも用いなくてもよい。
【００３５】
このように、第一最良形態の最大の特徴は、コンプレッサ１０１からの出口空気（圧縮空気）の一部を冷却用として用いた点にある。即ち、第一最良形態では、コンプレッサ１０１からの出口空気（圧縮空気）のすべてをタービンの発電用として利用するのではなく、当該出口空気の一部を、熱交換を行うことにより冷却した後、前記タービンの系におけるタービンとは異なるタービンを利用することにより、超低温の空気を得ることができる。このように、タービンで発電してから当該電気エネルギを利用して冷媒（例えばフロン）を冷却するよりも、圧縮空気の一部を利用して熱サイクルの原理に基づき当該空気の温度を直接低下させる方が、遥かに高いエネルギ効率を達成することができる。更には、フロンを全く使用しなくて済むので、環境適合性にも優れている。尚、第一最良形態の付加的特徴としては、第二タービン１０６が、第一タービン１０３・コンプレッサ１０１・第一モータ発電機１０４と同じ単一の第一シャフト１０７に接続されている点である。これにより、第二タービン１０６で発生した機械エネルギをコンプレッサ１０１に伝達させることができると共に、当該機械エネルギを第一モータ発電機１０４で電気エネルギに変換させることが可能となる。
【００３６】
次に、図２を参照しながら、第二最良形態（二軸方式）に係るコジェネレーションシステムを説明する。尚、大部分が第一最良形態と同一であるので、以下では相違点のみ詳述する。
【００３７】
まず、本最良形態に係る第二タービン２０７は、第一最良形態とは異なり、第一タービン２０３・コンプレッサ２０１・第一モータ発電機２０４と同じ単一の第一シャフト２０７に接続されてはおらず、その代わりに、第二モータ発電機２２０と同じ単一の第二シャフト２２１と接続している。そして、第二モータ発電機２２０は、第一モータ発電機２０４と同様に、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２２を介し、蓄電池２２４に蓄えられる。このような構成を採ることにより、それぞれのタービンの最適回転数を容易に実現することが可能になる結果、効率向上を達成することができる。また、第二タービン２０６の回転数（圧力比）を変更可能なように構成してもよく、この場合には、第二タービン２０６からの空気の温度も変更可能である（この場合には、外気と混合させなくても済む）。
【００３８】
尚、第一最良形態及び第二最良形態において、第一タービンからの出口空気やコンプレッサからの圧縮空気といった高温空気を暖房に利用してもよい。この場合、そのままでは温度が高すぎるときには、外気等と混合することにより冷却し、当該混合空気を車内に導入するように構成してもよい。
【００３９】
また、本最良形態では、第二タービンからの冷気を室内（車内）の冷房用として用いたが、これは一用途に過ぎず、輸送機関内のいずれかの箇所又は部位を冷却するための冷気である限り特に限定されない。例えば、室内（車内）の冷房用の他、冷蔵又は冷凍用の他、過熱した部品（例えばエンジン等）の冷却用を例示することができる。
【００４０】
以下、具体的なデータを示しつつ、第一最良形態に係るコジェネレーションシステムをより詳細に説明する。尚、本発明は、具体的に示したこれら数値には何ら限定されず、目的や用途等に応じ、これらの条件は適宜設定される。
【００４１】
<コンプレッサ１０１>
入口空気温度：Ｔ１＝２９８Ｋ＝２５℃
比熱比：κ＝１．４００
圧力比：πｃ＝３．１
吸入圧：Ｐ１＝１０１ｋＰａ
吐出圧：Ｐ２＝πｃ×Ｐ１＝３１３．１ｋＰａ
圧縮温度上昇：ΔＴｃ＝Ｔ１×（πｃ（κ―１）／κ―１）／ηｃ＝１４２．１Ｋ
効率：ηｃ＝８０％
吐出温度：Ｔ２＝Ｔ１＋ΔＴｃ＝２９８＋１４２．１＝４４０．１Ｋ
昇圧ヘッド：Ｈｃ＝（κ−１）／κ×Ｒ×ΔＴｃ＝１４５６２．８（ｍ）
空気のガス定数：Ｒ＝２９．２７Ｋｇｍ／ｋｇＫ
空気の重量流量：Ｇａ＝０．０６５４２ｋｇ／ｓ（＝０．６４１２Ｎ／ｓ）
空気の体積流量：Ｑａ／γ＝３．３１２ｍ３／ｓ
空気の比重量：γ＝Ｐ１／（Ｒ×Ｔ１）＝１．１８５ｋｇ／ｍ３
圧縮の所用動力：Ｌｃ＝９．８×Ｇａ×Ｈｃ／１０００＝９．３３７ｋＷ
【００４２】
<第一熱交換器１０２>
効率：ηｈ＝９５％
エンジン排気ガス温度（入口）：Ｔｅｘｈ＝９５０Ｋ＝６７７℃
エンジン排気ガス温度（出口）：Ｔｅｘｈ＝４５６．６Ｋ
出口空気温度（第一タービン入口温度）：Ｔｖｔ＝Ｔ２＋ηｈ×（Ｔｅｘｈ−Ｔ２）＝９２４．５Ｋ
【００４３】
<第二熱交換器（エアクーラ）１０５>
低温側大気温度：２９８Ｋ＝２５℃
出口空気温度（第二タービン入口温度）：Ｔ３＝Ｔ２−ηｈ×（Ｔ２−２９８）＝３０５．１Ｋ＝３２℃
【００４４】
<第一タービン１０３>
駆動空気流量：Ｇｔ＝Ｇｅｘｈ＝０．０４４ｋｇ／ｓ
入口圧力：Ｐｖｔ＝Ｐ２×０．９５＝２９７．４ｋＰａ
出口圧力：Ｐｏｕｔ＝１０１ｋＰａ
圧力比（膨張比）：πｔ＝Ｐｖｔ／１０１＝２．９４５
膨張ヘッド：Ｈｔ＝（ｋ−１）／ｋ×Ｒ×ΔＴｔ＝２１７１７．９（ｍ）
タービン出口温度：Ｔｎｔ＝Ｔｖｔ−ΔＴｔ＝７３５．４Ｋ＝４６２℃
ΔＴｔ＝Ｔｖｔ×（１−１／πｔ（ｋ−１）／ｋ）×ηｔ
ｋ＝１．３４２（空気６５０℃）
効率：ηｔ＝８５％
第一タービン出力：Ｌｔ１＝９．８×Ｇｔ×Ｈｔ／１０００＝９．３６５ｋＷ
【００４５】
<第二タービン１０６>
エア流量：Ｇｃ＝Ｇａ−Ｇｔ
入口圧力：Ｐｉｔ＝Ｐ２×０．９５＝２９７．４ｋＰａ（圧力損失＝５％）
出口圧力：Ｐｏｕｔ＝１０１ｋＰａ
圧力比（膨張比）：πｔ＝Ｐｉｔ／１０１＝２．９４５
断熱ヘッド：Ｈａｄ＝（ｋ−１）／ｋ×Ｒ×ΔＴｔｈ＝８３００（ｍ）
第二タービン出口温度：Ｔ４＝Ｔ３−ΔＴｔｈ×ηｔ＝２３６．２Ｋ＝−３６．８℃
断熱温度降下：ΔＴｔｈ＝Ｔｉｔ×（１−１／πｔ（ｋ−１）／ｋ）
Ｔｉｔ（Ｔ３）＝３０５Ｋ
ｋ＝１．４００（３２℃）
第二タービン出力：Ｌｔ２＝９．８×Ｇａ×Ｈｔｈ×ηｔ／１０００＝１．４８１ｋＷ
【００４６】
<モータ発電機１０４>
発電機効率：９０％
発電機出力：Ｌｅ＝０．９×（Ｔｔ１＋Ｔｔ２−Ｔｃ）＝１．３５８ｋＷ
【００４７】
<冷気供給手段（混合機）１０７>
大気：２９８Ｋ＝２５℃
最終空調温度：１５℃（大気温−１０℃）
Ｔ４×Ｇｃ＋２９８×Ｇｍｉｘ＝２８８×（Ｇｃ＋Ｇｍｉｘ）＝２８８×Ｇａｃ
Ｇａｃ＝Ｇｃ×（２９８−Ｔ４）／１０＝０．１３２３ｋｇ／ｓ
Ｑａｃ＝Ｇａｃ×６０／１．２００＝６．６１５ｍ３／ｍｉｎ
【００４８】
次に、上述した各要素でのスペックを引用しながら、本システムの概要説明をする。まず、コンプレッサ１０１からの出口空気（温度４４０℃の圧縮空気）の７０％を第一熱交換器１０２に導入する一方、３０％（０．０２１ｋｇ／ｓ）を第二熱交換器１０５に導入する。そして、第二熱交換器１０５において、４４０℃の高温圧縮空気が、２５℃の外気で冷却される。この際、当該圧縮空気の圧力は、当該第二熱交換器１０５で多少失われる（２％）。そして、当該圧縮空気（３２℃）は第二タービン１０６に導入され、第二タービン１０６でエネルギを奪われる結果、当該タービン１０６の出口から冷却空気（−３８℃）が排出される。そして、冷気温度調整手段１０７で当該冷却空気が外気と混合される結果、１５℃の空気を得ることができる（全エアコン流量は６．６７ｍ／分）。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、第一最良形態（単軸方式）に係るコジェネレーションシステムの概要図である。
【図２】図２は、第二最良形態（二軸方式）に係るコジェネレーションシステムの概要図である。
【図１】
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【図２】
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