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公開番号2025043958
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-01
出願番号2023151580
出願日2023-09-19
発明の名称冷熱ORC発電装置及びその運転方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F01K 23/04 20060101AFI20250325BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】小型化が可能な冷熱ORC発電装置を提供する。
【解決手段】冷熱ORC発電装置1は、LNGを流通させて気化させるLNG気化流路12と、メタンが循環する第1ランキンサイクル2Aと、メタンよりも沸点が高いエチレン及びプロパンが循環する第2ランキンサイクル2B及び第3ランキンサイクル2Cとを備えている。第1液体ポンプ5Aと第1蒸発器7Aとの間には、メタンが熱交換するように第2加熱器3B及び第3加熱器3Cが設けられ、第1加熱器3Aは、第2加熱器3B及び第3加熱器3Cに対して、LNG気化流路12を流れるLNGの流れ方向の上流側に設けられ、各発電タービン9A,9B,9Cは、ロータシャフトと、動翼と、ロータシャフトと共に回転する発電機ロータと、発電機ロータに対向して配置された発電機ステータと、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
液化冷媒を流通させて気化させる冷媒気化流路と、
有機流体とされた前段作動流体が循環する前段ランキンサイクルと、
前記前段作動流体よりも沸点が高い有機流体とされた後段作動流体が循環する後段ランキンサイクルと、
を備え、
前記前段ランキンサイクルは、前記前段作動流体を用いて前記冷媒気化流路を流れる前記液化冷媒を加熱する前段加熱器と、該前段加熱器にて液化された前段作動流体を輸送する前段液体ポンプと、該前段液体ポンプから導かれた前段作動流体を蒸発させる前段蒸発器と、該前段蒸発器にて気化された前段作動流体によって駆動されて発電する前段発電タービンと、を備え、
前記後段ランキンサイクルは、前記後段作動流体を用いて前記冷媒気化流路を流れる前記液化冷媒を加熱する後段加熱器と、該後段加熱器にて液化された後段作動流体を輸送する後段液体ポンプと、該後段液体ポンプから導かれた後段作動流体を蒸発させる後段蒸発器と、該後段蒸発器にて気化された後段作動流体によって駆動されて発電する後段発電タービンと、を備え、
前記前段液体ポンプと前記前段蒸発器との間には、前段作動流体が熱交換するように前記後段加熱器が設けられ、
前記前段加熱器は、前記後段加熱器に対して、前記冷媒気化流路を流れる液化冷媒の流れ方向の上流側に設けられ、
前記前段発電タービン及び前記後段発電タービンは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに取り付けられた動翼と、前記ロータシャフトと共に回転する発電機ロータと、前記発電機ロータに対向して配置された発電機ステータと、を備えている冷熱ＯＲＣ発電装置。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
液化冷媒を流通させて気化させる冷媒気化流路と、
有機流体とされた前段作動流体が循環する前段ランキンサイクルと、
前記前段作動流体よりも沸点が高い有機流体とされた後段作動流体が循環する後段ランキンサイクルと、
を備えた冷熱ＯＲＣ発電装置の運転方法であって、
前記前段ランキンサイクルは、前記前段作動流体を用いて前記冷媒気化流路を流れる前記液化冷媒を加熱する前段加熱器と、該前段加熱器にて液化された前段作動流体を輸送する前段液体ポンプと、該前段液体ポンプから導かれた前段作動流体を蒸発させる前段蒸発器と、該前段蒸発器にて気化された前段作動流体によって駆動されて発電する前段発電タービンと、を備え、
前記後段ランキンサイクルは、前記後段作動流体を用いて前記冷媒気化流路を流れる前記液化冷媒を加熱する後段加熱器と、該後段加熱器にて液化された後段作動流体を輸送する後段液体ポンプと、該後段液体ポンプから導かれた後段作動流体を蒸発させる後段蒸発器と、該後段蒸発器にて気化された後段作動流体によって駆動されて発電する後段発電タービンと、を備え、
前記前段液体ポンプと前記前段蒸発器との間で、前記後段加熱器によって前段作動流体を熱交換し、
前記前段加熱器は、前記後段加熱器に対して、前記冷媒気化流路を流れる液化冷媒の流れ方向の上流側で該液化冷媒の加熱を行い、
前記前段発電タービン及び前記後段発電タービンは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに取り付けられた動翼と、前記ロータシャフトと共に回転する発電機ロータと、前記発電機ロータに対向して配置された発電機ステータと、によって発電を行う冷熱ＯＲＣ発電装置の運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷熱ＯＲＣ発電装置及びその運転方法に関するものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬＮＧ等の冷熱源を利用した冷熱ＯＲＣ（Organic Rankine Cycle：有機ランキンサイクル）発電装置が知られている（例えば特許文献１）。このような冷熱ＯＲＣ発電装置は、ランキンサイクルを行う作動流体としてプロパン等の有機流体を用いる。特許文献１では、複数のランキンサイクルを用いてＬＮＧを気化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０２２－５４２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように複数のランキンサイクルを用いる場合、ランキンサイクル毎にタービンとこのタービンによって駆動される発電機を設ける必要がある。一般に、タービンと発電機は、その付帯装置を含めると複雑かつ大型の設備となるため、ランキンサイクルの数に応じた台数のタービンと発電機を配置すると、設備の複雑化や大型化を招くという問題がある。
【０００５】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素な構成で小型化が可能な冷熱ＯＲＣ発電装置及びその運転方法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】
本開示の一態様に係る冷熱ＯＲＣ発電装置は、液化冷媒を流通させて気化させる冷媒気化流路と、有機流体とされた前段作動流体が循環する前段ランキンサイクルと、前記前段作動流体よりも沸点が高い有機流体とされた後段作動流体が循環する後段ランキンサイクルと、を備え、前記前段ランキンサイクルは、前記前段作動流体を用いて前記冷媒気化流路を流れる前記液化冷媒を加熱する前段加熱器と、該前段加熱器にて液化された前段作動流体を輸送する前段液体ポンプと、該前段液体ポンプから導かれた前段作動流体を蒸発させる前段蒸発器と、該前段蒸発器にて気化された前段作動流体によって駆動されて発電する前段発電タービンと、を備え、前記後段ランキンサイクルは、前記後段作動流体を用いて前記冷媒気化流路を流れる前記液化冷媒を加熱する後段加熱器と、該後段加熱器にて液化された後段作動流体を輸送する後段液体ポンプと、該後段液体ポンプから導かれた後段作動流体を蒸発させる後段蒸発器と、該後段蒸発器にて気化された後段作動流体によって駆動されて発電する後段発電タービンと、を備え、前記前段液体ポンプと前記前段蒸発器との間には、前段作動流体が熱交換するように前記後段加熱器が設けられ、前記前段加熱器は、前記後段加熱器に対して、前記冷媒気化流路を流れる液化冷媒の流れ方向の上流側に設けられ、前記前段発電タービン及び前記後段発電タービンは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに取り付けられた動翼と、前記ロータシャフトと共に回転する発電機ロータと、前記発電機ロータに対向して配置された発電機ステータと、を備えている。
【０００７】
本開示の一態様に係る冷熱ＯＲＣ発電装置の運転方法は、液化冷媒を流通させて気化させる冷媒気化流路と、有機流体とされた前段作動流体が循環する前段ランキンサイクルと、前記前段作動流体よりも沸点が高い有機流体とされた後段作動流体が循環する後段ランキンサイクルと、を備えた冷熱ＯＲＣ発電装置の運転方法であって、前記前段ランキンサイクルは、前記前段作動流体を用いて前記冷媒気化流路を流れる前記液化冷媒を加熱する前段加熱器と、該前段加熱器にて液化された前段作動流体を輸送する前段液体ポンプと、該前段液体ポンプから導かれた前段作動流体を蒸発させる前段蒸発器と、該前段蒸発器にて気化された前段作動流体によって駆動されて発電する前段発電タービンと、を備え、前記後段ランキンサイクルは、前記後段作動流体を用いて前記冷媒気化流路を流れる前記液化冷媒を加熱する後段加熱器と、該後段加熱器にて液化された後段作動流体を輸送する後段液体ポンプと、該後段液体ポンプから導かれた後段作動流体を蒸発させる後段蒸発器と、該後段蒸発器にて気化された後段作動流体によって駆動されて発電する後段発電タービンと、を備え、前記前段液体ポンプと前記前段蒸発器との間で、前記後段加熱器によって前段作動流体を熱交換し、前記前段加熱器は、前記後段加熱器に対して、前記冷媒気化流路を流れる液化冷媒の流れ方向の上流側で該液化冷媒の加熱を行い、前記前段発電タービン及び前記後段発電タービンは、ロータシャフトと、前記ロータシャフトに取り付けられた動翼と、前記ロータシャフトと共に回転する発電機ロータと、前記発電機ロータに対向して配置された発電機ステータと、によって発電を行う。
【発明の効果】
【０００８】
冷熱ＯＲＣ発電装置の小型化を簡素な構成で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の一実施形態に係る冷熱ＯＲＣ発電装置を示した概略構成図である。
図１の発電タービンを示した縦断面図である。
図２の切断線Ａ－Ａにおける断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本実施形態に係る冷熱ＯＲＣ（Organic Rankine Cycle）発電装置１が示されている。冷熱ＯＲＣ発電装置１は、沸点が異なる３つの作動流体をそれぞれ用いた第１ランキンサイクル（前段ランキンサイクル）２Ａと、第２ランキンサイクル（後段ランキンサイクル）２Ｂと、第３ランキンサイクル（後段ランキンサイクル）２Ｃと、を備えている。これらランキンサイクル２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、カスケード式に構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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