(57)【要約】      （修正有）【課題】冷凍サイクル装置および蒸気ボイラーの使用エネルギー削減が求められている。蒸気ボイラーでは液体の水から水蒸気を生成しており、予め水蒸気を発生させ気化熱を熱交換によって外部から供給すると使用エネルギーが削減できることが知られている。また冷凍サイクル装置には断熱圧縮機が使用されている。電力供給力が不足し冷凍サイクル装置の節電と電力以外のエネルギーで運転できる冷凍サイクルが求められている。【解決手段】低圧気体の吸入口を低部に高圧気体の吐出口を高部に配置した圧力容器と加熱熱源を有する加熱器で気体を加熱し、軽くなった気体を上昇させ圧力容器内を負圧にして低圧の気体を連続的に加熱器に吸入させる。この結果低圧気体を連続的に昇温できる。また、気体を膨張機２９で膨張して液化、凝縮させ機械エネルギーを抽出し発電する。サイクルの起動力には液体高温ポンプを使用する。また蒸気を断熱膨張して動力を得て発電できる。【選択図】図８
2013224808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱器利用装置であって
作動流体と、
圧力容器と作動流体の気体を加熱する加熱熱源からなる加熱器と、
加熱器の低温気体入り口を高温気体出口より低い位置に配置する事を特徴とする加熱器利用装置
【請求項２】
更に前記作動流体を前記加熱器に供給する作動流体供給手段を備える事を特徴とする請求項１の加熱器利用装置
【請求項３】
更に前記作動流体の気体を最終加熱温度に加熱する最終加熱器を備える事を特徴とする請求項１または２の加熱器利用装置
【請求項４】
更に前記最終加熱器の最終加熱温度以下の予熱熱源を備える予熱加熱器を備える事を特徴とする請求項１〜３いずれかの加熱器利用装置
【請求項５】
更に前記最終加熱器を上部構造とし、前記予熱加熱器を下部構造とする事を特徴とする請求項１〜４いずれかの加熱器利用装置
【請求項６】
更に前記作動流体の気体を断熱膨張する断熱膨張手段を備える事を特徴とする請求項１〜５いずれかの加熱器利用装置
【請求項７】
更に前記作動流体の気体を等温膨張する等温膨張手段を備える事を特徴とする請求項１〜６いずれかの加熱器利用装置
【請求項８】
更に複数の等温膨張手段を備える事を特徴とする請求項１〜７いずれかの加熱器利用装置
【請求項９】
更に前記等温膨張手段で液化された前記作動流体の液体を高圧で送出する高圧ポンプを備える事を特徴とする請求項１〜８いずれかの加熱器利用装置。
【請求項１０】
更に前記等温膨張手段で生成されたしめり蒸気の気体と液体を分離する気液分離器を備える事を特徴とする請求項１〜９いずれかの加熱器利用装置。
【請求項１１】
更に気体を収容する圧力容器と、
液体と気体の熱伝達導率の差を補う伝熱プレートを取り付けた液体を収容する圧力容器からなる気液熱交換器を備える事を特徴とする請求項１〜１０いずれかの加熱器利用装置。
【請求項１２】
更に低温気体と
液体と
高温気体と
低温気体と液体を熱交換する前記気液熱交換器と
気液熱交換で熱交換された液体と高温気体とを
熱交換する前記気液熱交換を備える事を特徴とする請求項１〜１１いずれかの加熱器利用装置
【請求項１３】
更に前記作動流体の液体を絞り膨張させる絞り膨張手段を備える事を特徴とする請求項１〜１２いずれかの加熱器利用装置
【請求項１４】
更に前記作動流体の液体を供給する液体供給手段を備える事を特徴とする請求項１〜１３いずれかの加熱器利用装置
ものである。
【請求項１５】
更に前記絞り膨張手段で絞り膨張された液体を蒸発させる蒸発器を備えることを特徴とする請求項１〜１４いずれかの加熱器利用装置
【請求項１６】
更に前記蒸発器に気化熱を供給する気化熱供給手段を備えることを特徴とする請求項１〜１５いずれかの加熱器利用装置
【請求項１７】
更に前記蒸発器を下部構造とし、
前記加熱器を上部構造とする事を特徴とする請求項１〜１６いずれかの加熱器利用装置
【請求項１８】
更に前記加熱器を過熱度の大きい加熱器を上部に配置する事を特徴とする請求項１〜１７いずれかの加熱器利用装置
【請求項１９】
更に前期最終加熱器で加熱された気体を外部に放出する気体放出手段を備える事を特徴とする請求項１〜１８いずれかの加熱器利用装置
【請求項２０】
更に前記加熱器で加熱された気体の熱エネルギーを機械エネルギーに変換する熱機械エネルギー変換手段を備える事を特徴とする請求項１〜１９いずれかの加熱器利用装置
【請求項２１】
また、更に前記熱機械エネルギー変換手段で変換された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電手段を備える事を特徴とする請求項１〜２０いずれかの加熱器利用装置
【請求項２２】
また、更に移動手段と、移動手段で発生する熱を前記気化熱供給手段とする熱源と前記蒸発器熱移動手段を備える事を特徴とする請求項１〜２１いずれかの加熱器利用装置。
【請求項２３】
更に通信手段を備える事を特徴とする請求項１〜２２いずれかの加熱器利用装置
【請求項２４】
更に前記蒸発器の出口に取り付けた圧力スウィッチと、
前記液体減圧手段の出口に取り付けられた電磁弁を備える事を特徴とする請求項１〜２３いずれかの加熱器利用装置
【請求項２５】
更に前記蒸発器の出口に逆止弁を備える事を特徴とする請求項１〜２４いずれかの加熱器利用装置
【請求項２６】
更に断熱圧縮機を備える事を特徴とする請求項１〜２５いずれかの加熱器利用装置
【請求項２７】
更に前記断熱圧縮機の電動機の出力を調整する電動機出力制御手段を備える事を特徴とする請求項１〜２６いずれかの加熱器利用装置
【請求項２８】
更に請求項１〜２７の加熱器利用装置を備えた建築物及び工作物
【請求項２９】
更に前記作動流体の液体と、
圧力容器と、
吐出弁と、
吸入弁と、
圧力容器内を移動するピストンと、
ピストンと吐出弁と吸入弁を制御する制御手段からなる定容加熱器を備える事を特徴とする請求項１〜２８いずれかの加熱器利用装置
【請求項３０】
更に海水吸入手段と、
前記蒸発器で水分が蒸発して塩分濃度が上昇した海水を排水する海水排水手段を備える事を特徴とする請求項１〜２９いずれかの加熱器利用装置
【請求項３１】
また、更に前記膨張機は容積式断熱圧縮機と、
断熱圧縮機の電動機の位相を発電機の位相に変換するキャパシターと
容積式断熱圧縮機の吐出口を膨張機の吸入口とする事を特徴とする請求項１〜３０いずれかの加熱器利用装置。
【請求項３２】
更に圧力容器と、
液体吸入弁と
液体排出弁と、
気体吸入弁と
弁制御手段からなる気液混合凝縮器を備える事を特徴とする請求項１〜３１いずれかの加熱器利用装置
【請求項３３】
更に前記気液混合凝縮器で液化された液体を冷却する冷却器を備える事を特徴とする請求項１〜３２いずれかの加熱器利用装置
【請求項３４】
更に前記気液混合の器の液面を検出する液面検出手段を備える事を特徴とする請求項１〜３３いずれかの加熱器利用装置
【請求項３５】
更に前記液面検出手段と前記弁制御手段をフロート弁制御とする事を特徴とする請求項１〜３４いずれかの加熱器利用装置
【請求項３６】
更に作動流体を膨張手段に噴射する蒸気噴射手段を備える事を特徴とする請求項１〜３５いずれかの加熱器利用装置
【請求項３７】
更に作動流体の液体を貯蔵する液体貯蔵手段を備える事を特徴とする請求項１〜３６いずれかの加熱器利用装置
【請求項３８】
更に前記液体貯蔵手段の液体を高圧で送出する高圧ポンプを備える事を特徴とする請求項１〜３７いずれかの加熱器利用装置
【請求項３９】
更に前記高圧ポンプで昇圧された液体を蒸発器と気液混合凝縮器に分配する液分配手段を備える事を特徴とする請求項１〜３８いずれかの加熱器利用装置
【請求項４０】
更に前記蒸発器で蒸発した低温蒸気と、
前記作動流体の液体を熱交換する気液熱交換器を備える事を特徴とする請求項１〜３９いずれかの加熱器利用装置
【請求項４１】
更に作動流体を水とする事を特徴とする請求項１〜４０いずれかの加熱器利用装置
【請求項４２】
更に蓄電手段を備える事を特徴とする請求項１〜４１いずれかの加熱器利用装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は乾燥機及び蒸気ボイラー及び冷凍サイクル発電装置に関する
【背景技術】
【０００２】
高温蒸気生成装置として蒸気ボイラーがある。
真空蒸気発生装置がある。
真空乾燥装置がある。
冷凍サイクル装置として蒸気圧縮冷凍サイクル装置がある。
蒸気圧縮冷凍サイクルの動力は主に電力である。
冷凍サイクル装置は食品の冷凍、冷蔵に使用されている。
またエアコンとして多数使用されている。
冷凍サイクルの効率向上策としてインバーター制御技術や液ガス熱交換、エジェクター等がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】よくわかる最新冷凍空調の基本と仕組み  高石吉登著
【非特許文献２】ゼロから学ぶ熱力学  小暮陽三著
【非特許文献３】上級  冷凍受験テキスト  社団法人  日本冷凍空調学会
【非特許文献４】やさしいボイラーの教科書  南雲健治著
【非特許文献５】火力発電総論    瀬間  徹  監修
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
冷凍サイクル装置および蒸気ボイラーの使用エネルギー削減が求められている。
蒸気ボイラーでは液体の水から水蒸気を生成しており、予め水蒸気にすると使用エネルギーが削減できることが知られている。
そこで低圧の水蒸気を連続的に高温の水蒸気にする技術が求められている。
気水火力発電のエネルギー効率の向上が求められている。
蒸気圧縮冷凍サイクル装置には断熱圧縮機が使用され大部分は電力で駆動されている。
断熱圧縮機を使わない冷凍サイクルが求められている。
再生可能エネルギーの利用が求められている。
冷凍サイクル装置の節電が求められている。
電力供給力が不足し電力以外のエネルギーで運転できる冷凍サイクルがもとめられている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本目的を達成するための加熱器利用装置であって
作動流体と、
圧力容器と作動流体の気体を加熱する加熱熱源からなる加熱器と、
加熱器の低温気体入り口を高温気体出口より低い位置に配置する事を特徴とするものである。
作動流体とは冷凍サイクル装置では冷媒、蒸気ボイラーでは水、気水発電では水である。
加熱器は気体を加熱によって圧力一定で高温にする。
所謂過熱蒸気にする。
過熱蒸気は比体積が増し軽くなる。
加熱器の出口を入り口より高くし自由端にすると加熱された気体は上昇し加熱器から流出し加熱器の下部は負圧となる。
いわゆる煙突効果である。
この現象を利用すると低温の気体を連続的に高温にする事ができる。
加熱熱源は燃焼熱熱源、電気抵抗発熱熱源、太陽熱集熱熱源、外気熱源、水道水熱源、エンジン燃焼排熱熱源などである。
熱交換器も加熱器の一種である。
【０００６】
また、更に前記作動流体を前記加熱器に供給する作動流体供給手段を備える事を特徴とするものである。
作動流体供給手段とは水であれば給水装置、乾燥機であれば被乾燥物の衣類、食品である。
【０００７】
また、更に前記作動流体の気体を最終加熱温度に加熱する最終加熱器を備える事を特徴とするものである。
ボイラーであれば水蒸気、冷凍サイクル装置であれば冷媒を最終吐出温度まで加熱する加熱器が最終加熱器ある。低圧で蒸発した蒸気は過熱蒸気になる
低温で蒸発した蒸気を外気温、外水温まで熱交換で加熱すると最終加熱するエネルギーが削減できる。
熱交換器でも加熱器の下部が低温部で上部が高温になるように配置する。
【０００８】
また、更に前記最終加熱器の最終加熱温度以下の予熱熱源を備える予熱加熱器を備える事を特徴とするものである。
予熱熱源とは最終加熱熱源温度以下の熱源のことである。
ボイラーのドレイン、外気熱源、水道水地下水等の外水熱源、ボイラー燃焼排熱、エンジン廃熱熱源などである。
この熱源と低温気体とを熱交換すると最終加熱エネルギーが削減できる。
【０００９】
また、更に前記最終加熱器を上部構造とし、前記予熱加熱器を下部構造とする事を特徴とするものである。
加熱された過熱気体は軽くなるので温度の高低と位置の高低を合わせる。予熱加熱器より最終加熱器を上部に配置する。
【００１０】
また、更に前記作動流体の気体を断熱膨張する断熱膨張手段を備える事を特徴とするものである。
気体を断熱膨張すると気体の圧力、温度が下り仕事を生む。
これを利用して発電が可能となる。
断熱膨張手段とはタービンや既存の断熱圧縮機を転用したスクロール膨張機、スクリュー膨張機等の容積式の圧縮機を転用したものである。
仕事量は熱力学によると
W= log（VB／VA）×R×｛（Ｔ1−Ｔ2）／（K−１）｝
Kは比熱比
Rは気体定数
Ｔ1は膨張前温度
Ｔ2は膨張後温度
VB／VAは膨張比
【００１１】
また、更に前記作動流体の気体を等温膨張する等温膨張手段を備える事を特徴とするものである。
蒸発した気体は断熱膨張して飽和蒸気圧以下になると
液体と気体の二相状態になる。
よって飽和蒸気圧以下ではしめり蒸気となり、
気体を膨張して仕事を取り出す過程は等温圧縮過程となり断熱圧縮過程より効率が良くなる。
W= log（VB／VA）×R×Ｔであるから。
VB／VAは膨張比
Ｒ  は  気体定数
Ｔ  は  等温膨脹温度
等温膨脹手段とはタービンや既存の断熱圧縮機を転用したスクロール膨張機、スクリュー膨張機である。
【００１２】
また、更に複数の等温膨張手段を備える事を特徴とするものである。
等温膨張過程では、
気体のエネルギーが取り出せ液化凝縮させる事ができる。
しかし、最終的に液化する為には何回も等温膨張させる必要がある。
又、液化された分の気体の循環量が減少するので液化に応じて膨張機を小さくする必要がある。
複数の等温膨張機を設置する事で
完全に液化する事ができ従来の冷凍サイクルで必要な断熱圧縮機と凝縮器が必要となる。
又、凝縮過程の最終では、気体の量が少なくなるので断熱圧縮機を用いて凝縮器で凝縮しても良い。
【００１３】
また、更に前記等温膨張手段で液化された前記作動流体の液体を高圧で送出する高圧ポンプを備える事を特徴とするものである。
膨張機で徐々に液化された液体を高圧ポンプで昇圧してサイクルを回す。
高圧ポンプがサイクルの起動力である。
【００１４】
また、更に前記等温膨張手段で生成されたしめり蒸気の気体と液体を分離する気液分離器を備える事を特徴とするものである。
【００１５】
また、更に気体を収容する圧力容器と、
液体と気体の熱伝達率差を補う伝熱プレートを取り付けた液体を収容する圧力容器からなる気液熱交換器を備える事を特徴とするものである。
液体と気体の熱交換である。
気体が大気以外の冷媒や水の場合は気体を密閉する必要があるのでこの構造とする。
拡大伝熱面としてアルミのプレートフィンを使用すると熱伝導率が低い気体でも熱交換できる。
【００１６】
また、更に低温気体と
液体と
高温気体と
低温気体と液体を熱交換する前記気液熱交換器と
気液熱交換で熱交換された液体と高温気体とを
熱交換する前記気液熱交換を備える事を特徴とするものである。
気体と、気体の熱交換は熱伝導率が低く大変なので気体と気体の間に液体を介在させて熱交換を行う。
液体としては熱伝達率が高く常温では低圧の水を使うと良い。
【００１７】
また、更に作動流体の液体を絞り膨張させる絞り膨張手段を備える事を特徴とするものである。
冷凍サイクルであれば膨張弁、キャピラリーチューブである。
【００１８】
また、更に前記作動流体の液体を供給する液体供給手段を備える事を特徴とするものである。
液体供給手段とは蒸気ボイラーでは給水である。
【００１９】
また、更に前記絞り膨張手段で絞り膨張された液体を蒸発させる蒸発器を備えることを特徴とするものである。
冷凍サイクルでは蒸発器である。
【００２０】
また、更に前記蒸発器に気化熱を供給する気化熱供給手段を備えることを特徴とするものである。
気化熱供給手段とは冷凍サイクルの乾式蒸発器ではファンとプレートフィンによる外気の吸熱である。
既存の蒸気ボイラーでは低温の液体の水から高温高圧の水蒸気を生成している。
よって使用熱量は潜熱の気化熱と顕熱の合計である。
そこで予め液体の水を蒸発器で蒸発させる。蒸発器の上部に配置された加熱器を加熱して煙突効果で下部の蒸発器内を負圧にして低圧で蒸発させる。水を低圧下で気化させ気化熱を燃料以外の外部熱源である地下水や水道水や海水または外気で供給することで気化熱分の燃料エネルギーが削減される。
これで過熱蒸気生成の際のエネルギーが気化熱分削減できる。
気化熱供給を水で行う場合は蒸発器の熱源は水となる。
水は冷却される。雰囲気の空気を熱源とすれば冷房となる。
また高圧の湿り蒸気を生成する時は高圧ポンプで液体を高圧にして過熱蒸気と熱交換すればよい。
１ｇの摂氏０度の液体の水を摂氏１００度の過熱蒸気にする場合
水の気化熱    摂氏０度  ２４００J   外部より供給
ゆえに    ０J
１００度分の顕熱  ２J×１００＝２００J
従来の場合    ２６００J
今回            ２００J
削減効果        １ｇあたり  ２４００J                        
となり大幅にエネルギーが削減される。
水不足の土地では水蒸気と空気との熱交換でも良い。
高温熱源は電気抵抗発熱、燃焼熱熱源、太陽熱集熱熱源などである。
【００２１】
また、更に前記蒸発器を下部構造とし、
前記加熱器を上部構造とする事を特徴とするものである。
加熱器は過熱蒸気になり軽くなるので煙突効果を生むために蒸発器の上に配置する
【００２２】
また、更に前記加熱器を過熱度の大きい加熱器を上部に配置する事を特徴とするものである。
過熱度が大きいほど軽くなるので上部に配置する。
【００２３】
また、更に前期最終加熱器で加熱された気体を外部に放出する気体放出手段を備える事を特徴とするものである。
過熱蒸気ボイラーでは過熱蒸気の放出管の事である。
乾燥機では蒸気放出管である。
【００２４】
また、更に前記加熱器で加熱された気体の熱エネルギーを機械エネルギーに変換する熱機械エネルギー変換手段を備える事を特徴とするものである。
いわゆる蒸気タービンや膨張機である。
低温低圧で蒸発した蒸気を加熱して過熱蒸気にすると蒸発圧力まで液化されないので膨張機や液体が付着せずタービンや膨張機が傷つかない。
またタービンや膨張機内の圧力が低いので機器の構造が簡単になる。
【００２５】
また、更に前記熱機械エネルギー変換手段で変換された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する発電手段を備える事を特徴とするものである。
所謂発電機である。
【００２６】
また、更に移動手段と、移動手段で発生する熱を前記気化熱供給手段とする熱源と前期蒸発器熱移動手段を備える事を特徴とするものである。
移動手段とは自動車、船舶、鉄道車両、建設機械等である。取り出した機械エネルギーで移動手段を動かす。
また加熱器を利用した冷凍サイクル装置を車、船舶、鉄道車両、建設機械に搭載する。
車、鉄道車両で発生するブレーキや油圧、モーターの発生熱を熱源とし、車等の発熱部の冷媒を押えるものである。
【００２７】
また、更に通信手段を備える事を特徴とするものである。
【００２８】
また、更に前記蒸発器の出口に取り付けた圧力スウィッチと、
前記液体減圧手段の出口に取り付けられた電磁弁を備える事を特徴とするものである。
上部を加熱器で加熱すると煙突効果で下部が負圧になる。
圧力スウィッチを任意の蒸発圧力に設定して煙突効果で所定の圧力に下がると電磁弁を開き液体を供給する。
これで煙突効果を利用した蒸発圧力制御ができる。
【００２９】
また、更に前記蒸発器の出口に逆止弁を備える事を特徴とするものである。
【００３０】
また、更に断熱圧縮機を備える事を特徴とするものである。
膨張機で気体を等温圧縮していくと
徐々に気体の量が少なくなり効率が悪くなるので
最後に断熱圧縮機で高温高圧にして凝縮させる。
この場合は気体の量が減っているので仕事量は少ない。
従来の冷凍サイクルでは蒸発器を出た蒸発器戻り冷媒と凝縮液を熱交換すると蒸発器戻り冷媒は過熱蒸気になっているので膨張機等で断熱膨張させ過熱を解消し仕事を取り出す。
【００３１】
また、更に前記断熱圧縮機の電動機の出力を調整する電動機出力制御手段を備える事を特徴とするものである。
膨張機による気体の凝縮過程で残った気体を断熱圧縮して液化してサイクルにするが当初の始動の時と気体の量が大巾に違うので出力変換機能いわゆるインバーターをつけ、出力を調整する。
【００３２】
また、更に加熱器利用装置を備えた建築物及び工作物である。
【００３３】
また、更に前記作動流体の液体と、
圧力容器と、
吐出弁と、
吸入弁と、
圧力容器内を移動するピストンと、
ピストンと吐出弁と吸入弁を制御する制御手段からなる定容加熱器を備える事を特徴とするものである。
加熱して圧力を高める加熱ポンプである。電気がない所でも液体を高圧で送れる。
【００３４】
また、更に海水吸入手段と、
前記蒸発器で水分が蒸発して塩分濃度が上昇した海水を排水する海水排水手段を備える事を特徴とするものである。
海水淡水化装置である。
【００３５】
また、更に前記膨張機は容積式断熱圧縮機と、
断熱圧縮機の電動機の位相を発電機の位相に変換するキャパシターと
容積式断熱圧縮機の吐出口を膨張機の吸入口とする事を特徴とするものである。
既存の冷凍サイクル用の断熱圧縮機を転用して膨張機にする。
断熱圧縮機の吐出口を膨張機の吸入口に
断熱圧縮機の吸入口を膨張機の吐出口に
電動機を発電機にする為に位相変換装置を取り付ける。キャパシターの事である。
断熱圧縮機の圧縮比が膨張比となる。
断熱圧縮機の方式として容積式のものが転用できる。
スクロール式、レシプロ式、スクリュー式、ロータリー式がある。
【００３６】
また、更に圧力容器と、
液体吸入弁と
液体排出弁と、
気体吸入弁と
弁制御手段からなる気液混合凝縮器を備える事を特徴とするものである。
液体吸入弁と液体排出弁を閉じて、気体吸入弁を開いて気体を圧力容器内に導く。
気体で圧力容器内が満たされたら気体吸入弁を閉じる。
更に液体吸入弁を開き、液体を圧力容器内に導入する。
この時、液面が上昇するに伴い気体は圧縮されて高温高圧になるが液体によって冷却される。
液体を満杯にすると気体は完全に液化され、液体の温度が上昇する。
次に液体排出弁と気体吸入弁を開き液体を排出しながら気体を吸入する。この時液面は徐々に下降し、圧力容器内は負圧になり気体が吸入される。
このサイクルをくり返すことで気体が凝縮され液温は上昇する。
【００３７】
また、更に前記気液混合凝縮器で液化された液体を冷却する冷却器を備える事を特徴とするものである。
気液混合凝縮器では気化熱を吸入して温度が上昇するので冷却する。
【００３８】
また、更に前記気液混合の器の液面を検出する液面検出手段を備える事を特徴とするものである。
【００３９】
また、更に前記液面検出手段と前記弁制御手段をフロート弁制御とする事を特徴とするものである。
【００４０】
また、更に作動流体を膨張手段に噴射する蒸気噴射手段を備える事を特徴とするものである。
気体を膨張させると気体の圧力、温度、流量がさがるので噴射ノズルをつける。
【００４１】
また、更に作動流体の液体を貯蔵する液体貯蔵手段を備える事を特徴とするものである。
液化されたものを貯めるものである。
受液器の事である。
【００４２】
また、更に前記液体貯蔵手段の液体を高圧で送出する高圧ポンプを備える事を特徴とするものである。
膨張機で凝縮すると液体は低温低圧なので高圧ポンプで昇圧する。
気液混合凝縮器で、液体で気体を圧縮するので液体を低温のまま高圧化する。基本的に外気温より５℃程度高まり凝縮圧力まで高圧ポンプで加圧する。
【００４３】
また、更に前記高圧ポンプで昇圧された液体を蒸発器と気液混合凝縮器に分配する液分配手段を備える事を特徴とするものである。
【００４４】
また、更に前記蒸発器で蒸発した低温蒸気と、
前記作動流体の液体を熱交換する気液熱交換器を備える事を特徴とするものである。
液体は凝縮器で凝縮された高温の液体気液混合凝縮器で凝縮された液体である。
【００４５】
また、更に作動流体を水とする事を特徴とするものである。
冷凍サイクルを構成しようとすると断熱圧縮過程が必要になるので冷媒を水として水を循環しないで放出する。
この事により加熱のみで冷房、暖房ができる。
蒸発器で水を蒸発させて、加熱器で過熱蒸気にして、煙突効果で蒸発圧力を制御して、連続的に昇温する。
水は気化熱が大きく、環境に無害で無尽蔵で安価な資源であるので放出しても良い。
又、過熱蒸気と低温の液体の水を熱交換して温水にして、蒸発した低温水蒸気と熱交換する事でエネルギー効率が向上する。
【００４６】
また、更に蓄電手段を備える事を特徴とするものである。
蓄電手段とは電池とかキャパシターの事である。
高圧ポンプや蒸発器のファン等の電動機を回すために、電力が必要になるので蓄電池で発電した電気を貯めて置く。
【発明の効果】
【００４７】
液体を低温低圧で蒸発させ低圧のまま加熱して連続的に昇温して過熱蒸気を生成できる。
この結果気化熱従来技術と比べて過熱蒸気生成エネルギーが大幅に削減できる。
過熱蒸気または蒸気を膨張させて機械エネルギーを取り出し、蒸気を低温低圧にする事ができる。
冷凍サイクルにおいては蒸気がすべて液化されるまで膨張させると凝縮器が不要となる。その過程で機械エネルギーが抽出され発電もできる。
又気液混合凝縮器を用いる事で断熱圧縮機が不要となる。
また沸点が低い冷媒、二酸化炭素を使用して摂氏−６０度位で蒸発させ外部の自然熱源である外気、海水などを熱源にして蒸気を生成し断熱膨張する事で発電が可能となる。化石燃料などのエネルギーを全く使用しない発電が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】加熱器である。１は圧力容器で２は電気抵抗発熱である。３の圧力容器入口は４の圧力容器出口より低く配置する。
【図２】気液熱交換器である。１の圧力容器内に気体と６の伝熱プレートと７の液管を収容する。６の伝熱プレートは多くはアルミ板である。７の液管は多くは銅管である。液体と気体の熱伝達率の差をプレートの拡大面積とする。
【図３】気液混合凝縮器である。（ａ）は１３の液体吸入弁と１２の液体排出弁を閉じて１４の気体吸入弁を開け気体を１の圧力容器内に吸入させる。この時液体吸入弁を圧力容器上部に液体排出弁を圧力容器下部に配置する。（ｂ）は１５の気体が圧力容器内に充填されたら１４の気体吸入弁を閉じる。液体吸収弁を開き液体を圧力容器内に注入する。液体が注入されるに伴い液面が上昇し気体が圧縮され高温高圧になる。この高温高圧の気体は低温の液体によって冷却され凝縮する。（ｃ）は圧力容器をすべて液体で満たすと気体はすべて凝縮され液体は気体のエネルギーを吸収して温度が上昇する。（ａ）の時の気体の質量（比体積）と（ｃ）の時の液体の質量（比体積）とは大巾に違うので液体の温度上昇はわずかである。（ｄ）（ｃ）での凝縮が終了すると１２の液体排出弁を開き液体を排出する。同時に気体吸入弁を開く。この時液面は下降し圧力容器内は負圧にない気体が吸入される。
【図４】乾燥機である。２３の最終加熱器で内部の配管中の空気を加熱すると煙突効果で配管の大部が負圧になる。２０の圧力スウィッチの圧力設定を水の蒸発圧力に設定する。０℃の蒸発温度であれば５００ｐaである。圧力が下がると１９の電磁弁が開く。蒸発器内の空気が徐々に排出され５００ｐaになると０℃で蒸発が始まる。この後最終加熱器で１００℃くらいまで加熱されて過熱蒸気と４５の給湯タンクの液体の水を４４の気液熱交換器で交換して、液体の水を１００℃位にする。又、熱交換された蒸気は放出される。この後蒸発した０℃の水蒸気と４４の気液熱交換器で加熱された液体を２７の気液熱交換器で加熱する。そして２３の最終加熱器で再び加熱される。
【図５】乾燥機ｐ−ｈ線図である。２４で蒸発が始まり２５で蒸発が完了し２６まで加熱され過熱蒸気になり放出される。
【図６】膨張冷凍サイクル発電（膨張機のみ）である。３０の蒸発器で蒸発した蒸気を２９の膨張機で膨張させエネルギーを取り出し３３の発電機で発電する。膨張比４冷媒Ｒ２２、蒸発温度０℃とすると取り出せるエネルギーは気体の冷凍効果の約１２％である。膨張１回毎に気体の１２％が液化され気体の量が減っていく。理論的には２０回で残りの気体は８％となる。１２回以上では効率が悪くなるので１２回目位で断熱圧縮機を使用して液化する。
【図７】膨張冷凍サイクル発電（膨張機のみ）ｐ−ｈ線図である。３５から蒸発器で蒸発する。３６で蒸発終了する。３６から３７まで膨張機で気体を等温膨張させ一部の気体を液化させる。３７〜３８は2回目の等温膨脹である。冷媒がＲ２２でも膨張比が４の場合で７〜８回膨張させると液化される。膨張を繰り返すと二相の内の気体部分が減少しエネルギー抽出量と液化量は徐々に減っていく。３５で完全に液化されると受液器に低圧の液体がたまるので高圧ポンプで４２まで圧力を高め循環させる。４２〜３５は絞り膨張過程である。
【図８】膨張冷凍サイクル発電（断熱圧縮機付）である。３０の蒸発器で蒸発した蒸気を２９の膨張機で膨張させエネルギーを取り出し３３の発電機で発電する。膨張比４冷媒Ｒ２２、蒸発温度０℃とすると取り出せるエネルギーは気体の冷凍効果の約１２％である。膨張１回毎に気体の１２％が液化され気体の量が減っていく。理論的には２０回で残りの気体は８％となる。１２回以上では効率が悪くなるので１２回目位で断熱圧縮機を使用して液化する。
【図９】膨張冷凍サイクル発電（気液混合凝縮器付）である。３０の蒸発器で蒸発した蒸気を２９の膨張機で膨張させエネルギーを取り出し３３の発電機で発電する。膨張比４冷媒Ｒ２２、蒸発温度０℃とすると取り出せるエネルギーは気体の冷凍効果の約１２％である。膨張１回毎に気体の１２％が液化され気体の量が減っていく。理論的には２０回で残りの気体は８％となる。１２回以上では効率が悪くなるので１２回目位で気液混合凝縮器を使用して液化する。
【図１０】膨張冷凍サイクル発電（断熱圧縮機付）及、膨張冷凍サイクル発電（気液混合凝縮器付）ｐ−ｈ線図である。２４は蒸発開始点である。３６は蒸発終了点及第1回膨張開始点である。３７は第1回膨張終了点である。３８は第２回膨張終了点である。３９は第３回膨張終了点である。５３は第４回膨張終了点及断熱圧縮開始点である。５４は断熱圧縮終了点及絞り膨張開始点である。５５は再蒸発開始点である。
【図１１】気体循環発電サイクルである。３０の蒸発器で蒸発した蒸気を２１の加熱器で加熱して過熱蒸気にする。この過熱蒸気を２９の膨張機で断熱膨張させ発電を行う。蒸発圧力まで膨張機で断熱膨張させる。膨張機で低温になった蒸気を２１の加熱器で加熱して再び昇温させ循環させる。
【図１２】気体循環発電サイクルｐ−ｈ線図である。２４は蒸発開始点である。５６は蒸発終了点及過熱開始点及断熱膨張終了点である。５７は加熱終了点及断熱膨張開始点である。
【符号の説明】
【００４９】
１    圧力容器  
２    電気抵抗発熱  
３    圧力容器入口
４    圧力容器出口
５    循環ポンプ
６    伝熱プレート
７    液管
８    気体入口
９    気体出口
１０    液管入口
１１    液管出口
１２    液体排出弁
１３    液体吸入弁
１４    気体吸入弁
１５    気体
１６    液体
１７    乾燥室
１８    水を含んだ衣類
１９    電磁弁
２０    圧力スウィッチ
２１    加熱器
２２    放出
２３    最終加熱器
２４    蒸発開始点
２５    蒸発終了点及過熱開始点
２６    過熱終了点及放出点
２７    気液熱交換器（予熱加熱器）
２８    膨張弁
２９    膨張機
３０    蒸発器
３１    高圧ポンプ
３２    噴射ノズル
３３    発電機
３４    受液器
３５    蒸発開始点及第６回膨張終了点及高圧化開始点
３６    蒸発終了点及第１回膨張開始点
３７    第１回膨張終了点
３８    第２回膨張終了点
３９    第３回膨張終了点
４０    第４回膨張終了点
４１    第５回膨張終了点
４２    高圧化終了点及絞り膨張開始点
４３    外気
４４    気液熱交換器
４５    給湯タンク
４６    冷却器
４７    気液混合凝縮器
４８    凝縮器
４９    低圧受液器
５０    高圧受液器
５１    気液分離機
５２    断熱圧縮機
５３    第４回膨張終了点及断熱圧縮開始点
５４    断熱圧縮終了点及絞り膨張開始点
５５    再蒸発開始点
５６    蒸発終了点及過熱開始点及断熱膨張終了点
５７    加熱終了点及断熱膨張開始点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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