特許ウォッチ

公開番号2025105185
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023223553
出願日2023-12-28
発明の名称ガス供給装置及びガス供給装置の起動方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F02M 21/02 20060101AFI20250703BHJP(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】装置全体のエネルギ効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】熱機関10へガスを供給するガス供給装置20は、熱機関10へ供給するガスである供給ガスを圧縮する低圧コンプレッサ21と、低圧コンプレッサ21で圧縮した供給ガスが導入される熱交換器22と、熱交換器22で熱交換を行った供給ガスを圧縮する高圧コンプレッサ23と、高圧コンプレッサ23で圧縮された供給ガスを熱機関10へ供給する高圧空気供給配管33と、熱機関10から排出されたガスである排出ガスを熱交換器22へ導く高圧空気排出配管34及び第1低圧空気排出配管35と、を備えている。熱交換器22は、供給ガスと排出ガスとの熱交換を行うことで供給ガスを冷却する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
熱機関へガスを供給するガス供給装置であって、
前記熱機関へ供給するガスである供給ガスを圧縮する第１圧縮機と、
前記第１圧縮機で圧縮した前記供給ガスが導入される熱交換器と、
前記熱交換器で熱交換を行った前記供給ガスを圧縮する第２圧縮機と、
前記第２圧縮機で圧縮された前記供給ガスを前記熱機関へ供給する第１供給部と、
前記熱機関から排出されたガスである排出ガスを前記熱交換器へ導く第１排出部と、を備え、
前記熱交換器は、前記供給ガスと前記排出ガスとの熱交換を行うことで前記供給ガスを冷却するガス供給装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記熱機関から排出された前記排出ガスの熱を回収する熱回収部を備える請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項３】
前記熱回収部は、前記熱交換器の上流側及び／又は下流側に設けられている請求項２に記載のガス供給装置。
【請求項４】
前記熱回収部は、前記熱交換器の下流側に設けられていて、
前記熱交換器は、前記供給ガスと前記排出ガスとの熱交換を行うことで前記排出ガスを加熱する請求項３に記載のガス供給装置。
【請求項５】
前記熱回収部は、供給された前記排出ガスを膨張させるエキスパンダを有し、
前記エキスパンダは、前記第１圧縮機及び／又は前記第２圧縮機と連結されており、前記排出ガスを膨張させる力によって連結された前記第１圧縮機及び／又は前記第２圧縮機を駆動する請求項２に記載のガス供給装置。
【請求項６】
前記熱機関から排出される前記排出ガスの温度は、前記熱回収部で熱を回収すると該排出ガスの露点温度以下となる温度とされている請求項２に記載のガス供給装置。
【請求項７】
前記熱機関は、固体酸化物形電解セルを有する請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項８】
前記熱交換器へ前記供給ガスを供給する第２供給部と、
前記熱交換器で熱交換を行い加熱された前記排出ガスが排出される第２排出部と、
前記第２排出部に接続され、前記熱交換器から排出された前記排出ガスの熱を回収するとともに前記排出ガスを膨張させる第１エキスパンダと、
前記第２供給部と前記第２排出部とを接続する第１接続部と、
前記第１接続部内を流通するガスの流量を調節する第１流量調節部と、を備え、
前記第１エキスパンダは、前記第１圧縮機と連結されており、ガスを膨張させる力によって前記第１圧縮機を駆動する請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項９】
前記第１排出部に接続され、前記熱機関から排出された前記排出ガスの熱を回収するとともに前記排出ガスを膨張させる第２エキスパンダと、
前記第１供給部と前記第１排出部とを接続する第２接続部と、
前記第２接続部内を流通するガスの流量を調節する第２流量調節部と、を備え、
前記第２エキスパンダは、前記第２圧縮機と連結されており、前記排出ガスを膨張させる力によって連結された前記第２圧縮機を駆動する請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項１０】
前記第１圧縮機で圧縮された前記供給ガスを前記熱交換器をバイパスするように前記第２圧縮機へ導く供給側バイパス部を備える請求項１に記載のガス供給装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガス供給装置及びガス供給装置の起動方法に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
熱を利用して仕事を行う熱機関に高温のガスを供給するガス供給装置は、熱機関に供給するガスを圧縮する圧縮機を備えている。このようなガス供給装置において、圧縮比が高い圧縮を行う場合には、複数の圧縮機を設けて、圧縮機同士の間である中間段でガスの冷却をしながらガスを圧縮することが知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１には、圧縮機入口ダクトを介して大気中から作動ガスを取り込む低圧コンプレッサを備え、低圧コンプレッサの出口が中間圧縮機冷却器を介して高圧コンプレッサの入口に接続される再生機関が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０２０－５０９２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中間段でガスの冷却を行う装置として、冷却水などを用いてコンパクトな熱交換器を用いることが知られている。このような熱交換器を用いることで、圧縮機の動力を低減しつつ、設備のコンパクト化、ひいてはコストダウンを行うことがある。
しかしながら、このような構造のガス供給装置を熱機関に適用した場合、冷却水を介して熱の一部を系外に捨てることとなることから、装置全体のエネルギ効率の低下の要因となる可能性があった。
【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、装置全体のエネルギ効率を向上させることができるガス供給装置及びガス供給装置の起動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】
上記課題を解決するために、本開示のガス供給装置及びガス供給装置の起動方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係るガス供給装置は、熱機関へガスを供給するガス供給装置であって、前記熱機関へ供給するガスである供給ガスを圧縮する第１圧縮機と、前記第１圧縮機で圧縮した前記供給ガスが導入される熱交換器と、前記熱交換器で熱交換を行った前記供給ガスを圧縮する第２圧縮機と、前記第２圧縮機で圧縮された前記供給ガスを前記熱機関へ供給する第１供給部と、前記熱機関から排出されたガスである排出ガスを前記熱交換器へ導く第１排出部と、を備え、前記熱交換器は、前記供給ガスと前記排出ガスとの熱交換を行うことで前記供給ガスを冷却する。
【０００７】
また、本開示の一態様に係るガス供給装置の起動方法は、熱機関へガスを供給するガス供給装置の起動方法であって、前記ガス供給装置は、前記熱機関へ供給するガスである供給ガスを圧縮する第１圧縮機と、前記第１圧縮機で圧縮した前記供給ガスが導入される熱交換器と、前記熱交換器で熱交換を行った前記供給ガスを圧縮する第２圧縮機と、前記第２圧縮機で圧縮された前記供給ガスを前記熱機関へ供給する第１供給部と、前記熱機関から排出されたガスである排出ガスを前記熱交換器へ導く第１排出部と、前記熱交換器へ前記供給ガスを供給する第２供給部と、前記熱交換器で熱交換を行い加熱された前記排出ガスが排出される第２排出部と、前記第２排出部に接続され、前記熱交換器から排出された前記排出ガスの熱を回収するとともに前記排出ガスを膨張させる第１エキスパンダと、前記第２供給部と前記第２排出部とを接続する第１接続部と、前記第１接続部内を流通するガスの流量を調節する流量調節弁と、を備え、前記熱交換器は、前記供給ガスと前記排出ガスとの熱交換を行うことで前記供給ガスを冷却し、前記第１圧縮機を起動する圧縮機起動工程と、前記流量調節弁を閉状態から開状態へする流量調節弁開工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、装置全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示の第１実施形態に係るガス供給装置及び熱機関の概略構成図である。
本開示の第２実施形態に係るガス供給装置及び熱機関の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本開示に係るガス供給装置及びガス供給装置の起動方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
以下、本開示の第１実施形態について、図１を用いて説明する。
本実施形態に係るガス供給装置２０は、高温かつ高圧の空気を熱機関１０へ供給する装置である。本実施形態に係る熱機関は、熱を利用して電気エネルギや運動エネルギを得る機関であって、給気及び排気の機能を有する機関である。本実施形態に係る熱機関の一例として、固体酸化物形電解セル（ＳｏｌｉｄＯｘｉｄｅＥｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓＣｅｌｌ：ＳＯＥＣ）やエンジン等が挙げられる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許