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公開番号2024038830
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-21
出願番号2022143137
出願日2022-09-08
発明の名称熱機関システム
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類F02C 7/224 20060101AFI20240313BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】媒体を相変化させる際の熱交換効率を高めることが可能な熱機関システムを提供する。
【解決手段】熱機関システムは、ガス燃料によって駆動されて排気ガスを生成する熱機関と、前記排気ガスとの熱交換によって液体燃料を加熱することで、前記ガス燃料を生成する燃料加熱ラインを有し、前記排気ガスの排熱を回収する排熱回収ボイラと、前記燃料加熱ラインに前記液体燃料を供給する液体燃料供給部と、前記燃料加熱ラインで生成された前記ガス燃料を圧縮して前記熱機関に供給するガス燃料圧縮機と、を備え、前記燃料加熱ラインの少なくとも一部は、前記排熱回収ボイラにおいて、前記排熱回収ボイラを通過する前記排気ガスの温度が前記排気ガスに含まれる水分の露点以下となる温度領域である露点以下領域に配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガス燃料によって駆動されて排気ガスを生成する熱機関と、
前記排気ガスとの熱交換によって液体燃料を加熱することで、前記ガス燃料を生成する燃料加熱ラインを有し、前記排気ガスの排熱を回収する排熱回収ボイラと、
前記燃料加熱ラインに前記液体燃料を供給する液体燃料供給部と、
前記燃料加熱ラインで生成された前記ガス燃料を圧縮して前記熱機関に供給するガス燃料圧縮機と、を備え、
前記燃料加熱ラインの少なくとも一部は、前記排熱回収ボイラにおいて、前記排熱回収ボイラを通過する前記排気ガスの温度が前記排気ガスに含まれる水分の露点以下となる温度領域である露点以下領域に配置されている熱機関システム。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記液体燃料供給部は、前記液体燃料の飽和温度が前記水分の露点未満となる範囲で、前記燃料加熱ラインに供給される前記液体燃料を圧縮する液体燃料圧縮部を備える請求項１に記載の熱機関システム。
【請求項３】
前記排熱回収ボイラは、前記排気ガスとの熱交換によって、前記液体燃料を気化させて前記ガス燃料を生成するとともに、前記排気ガスに含まれる前記水分を凝縮させる蒸発器を有し、
前記燃料加熱ラインは、前記蒸発器で前記液体燃料を加熱して前記ガス燃料を生成する請求項１に記載の熱機関システム。
【請求項４】
前記排熱回収ボイラは、前記蒸発器で前記液体燃料と熱交換することで温度低下した前記排気ガスとの熱交換によって、前記液体燃料を液体状態のまま加熱する予熱器を有し、
前記燃料加熱ラインは、前記蒸発器で加熱する前の前記液体燃料を前記予熱器で加熱する請求項３に記載の熱機関システム。
【請求項５】
前記排熱回収ボイラは、前記蒸発器に供給される前記排気ガスとの熱交換によって、前記ガス燃料の温度を上昇させる過熱器を有し、
前記燃料加熱ラインは、前記蒸発器で生成された前記ガス燃料を前記過熱器で加熱する請求項３又は４に記載の熱機関システム。
【請求項６】
前記熱機関はガスタービンであり、
前記排熱回収ボイラで回収された排熱により生成された蒸気によって駆動される蒸気タービンを更に備え、
前記燃料加熱ラインは、前記蒸気を生成した後の前記排気ガスとの熱交換によって前記液体燃料を加熱する請求項１又は２に記載の熱機関システム。
【請求項７】
投入対象機関に対して投入される前の投入媒体を加熱して相変化させる熱機関システムであって、
前記投入対象機関から排出され、前記投入媒体よりも高温の熱媒体と前記投入媒体とを熱交換させることで、前記熱媒体の相変化及び前記投入媒体の相変化を生じさせる熱交換部と、
前記熱交換部で相変化した前記投入媒体を圧縮して前記投入対象機関に供給する投入媒体圧縮部と、を備える熱機関システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱機関システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
各種の液体状態、または気体状態の媒体が外部から投入されることによって、所定の機能を発揮する機関（設備、装置等）がある。このような機関に媒体を投入するに先立ち、媒体を相変化させることがある。例えば、固体状態の媒体を液化させた後に、機関に投入することがある。また、液体状態の媒体を気化させた後に、機関に投入することがある。
【０００３】
例えば、特許文献１には、液体状態の媒体を気化させた後に機関に投入するガスタービンプラントが記載されている。このガスタービンプラントは、ガスタービンと、加熱装置と、分解ガス圧縮機と、を備えている。ガスタービンは、燃料を燃焼させることで生成される排気ガスを排気している。加熱装置は、液化アンモニアを加熱することで生成されたアンモニアガスを加熱し、水素ガスと窒素ガスとを含む分解ガスを生成している。分解ガス圧縮機は、加熱装置からの分解ガスを、ガスタービンに投入可能な投入圧力以上に昇圧している。このガスタービンプラントでは、液体状態のアンモニアが、ガスタービンからの排気ガスを利用して気化されている。このように液体から気体に相変化されたアンモニアを燃料（投入媒体）として、水素ガスと窒素ガスとを含む分解ガスを生成し、ガスタービンに供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６７０７０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された構成を始め、媒体を相変化させて用いる場合、媒体を相変化させる際に必要な熱を効果的に供給することが常に望まれている。一般に、気化や融解等のように、媒体をエンタルピーが高い相に相変化させる際には、単に温度を高める場合と比較して、非常に大きな熱が必要となる。従って、エンタルピーが高い相への相変化はエネルギー消費量の増大に繋がるため、効果的な熱供給が特に重要である。
【０００６】
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、熱媒体を高エンタルピーの相から低エンタルピーの相に相変化させる際の排熱を有効に用いて、投入媒体を低エンタルピーの相から高エンタルピーの相に相変化させる際に必要な大量の熱を効果的に供給することが可能な熱機関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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示に係る熱機関システムは、ガス燃料によって駆動されて排気ガスを生成する熱機関と、前記排気ガスとの熱交換によって液体燃料を加熱することで、前記ガス燃料を生成する燃料加熱ラインを有し、前記排気ガスの排熱を回収する排熱回収ボイラと、前記燃料加熱ラインに前記液体燃料を供給する液体燃料供給部と、前記燃料加熱ラインで生成された前記ガス燃料を圧縮して前記熱機関に供給するガス燃料圧縮機と、を備え、前記燃料加熱ラインの少なくとも一部は、前記排熱回収ボイラにおいて、前記排熱回収ボイラを通過する前記排気ガスの温度が前記排気ガスに含まれる水分の露点以下となる温度領域である露点以下領域に配置されている。
【０００８】
本開示に係る熱機関システムは、投入対象機関に対して投入される前の投入媒体を加熱して相変化させる熱機関システムであって、前記投入対象機関から排出され、前記投入媒体よりも高温の熱媒体と前記投入媒体とを熱交換させることで、前記熱媒体の相変化及び前記投入媒体の相変化を生じさせる熱交換部と、前記熱交換部で相変化した前記投入媒体を圧縮して前記投入対象機関に供給する投入媒体圧縮部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の熱機関システムによれば、媒体を相変化させる際に必要な熱を効果的に供給することが可能な熱機関システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示の第一実施形態に係る熱機関システムの構成を示す図である。
上記熱機関システムにおける、アンモニアの流れを機能的に示す図である。
上記熱基幹システムにおける、排気ガス、アンモニア、及び蒸気の温度と熱交換量との相関を示す図である。
本開示の第二実施形態に係る熱機関システムの構成を機能的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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