[发明专利]蒸气动力循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蒸气动力循环装置，该蒸气动力循环装置对作为沸点不同的多个物质的混合介质的工作流体进行加热、冷却，同时使其循环，并对反复发生相态变化的工作流体做功而获得动力。

背景技术

以往，在使用蒸气动力循环时，在高温热源与低温热源的温度差较小的情况下，为了能够提高热效率而有效地将热能转换为动力，而提出了将水与沸点低于水的流体的混合介质或者沸点低于水的多个物质流体的混合物用作工作流体的蒸气动力循环，作为这种现有的蒸气动力循环系统的一个例子，存在记载在日本特开平7-91361号公报中的装置。

上述现有的蒸气动力循环系统为如下结构，作为蒸气动力循环除了与一般的兰肯循环相同地具有蒸发器、膨胀机(涡轮机)、冷凝器以及压缩机(泵)以外，还具有：将由蒸发器加热了的工作流体分离为气相工作流体与液相工作流体的气液分离器；在冷凝器的前段侧使膨胀后的气相工作流体部分吸收至液相工作流体中的吸收器；使由蒸发器加热了的工作流体中的液相工作流体与由蒸发器热交换之前的低温液相工作流体进行热交换的再生器；以及使从配设为多段的膨胀机的中间抽出的高温气相的工作流体与低温液相的工作流体进行热交换的加热器。

该现有的蒸气动力循环系统与使用单一的工作流体的一般的兰肯循环相比提高能够热效率，特别是从膨胀机进行抽气，并且由吸收器使气相的工作流体部分吸收至液相的工作流体中，抑制了由冷凝器与低温热源进行热交换的气相工作流体的量，由此具有能够降低冷凝器的负荷而提高整体效率，并且能够抑制随着冷凝器的过度大型化造成的成本上升的优点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-91361号公报

发明内容

发明所需解决的问题

现有的蒸气动力循环系统具有上述专利文献所示的结构，冷凝器的负荷降低了从膨胀机抽出气体那部分的量，同时被抽出部分的气相作业流体所携带的热量通过与加热器中的液相的工作流体的热交换而被回收，由此能够提高整个循环的效率，但是由于利用气液分离器分离出的液相的工作流体使其全量到达冷凝器与低温热源进行热交换，因而依然需要确保冷凝器具有某种程度的热交换能力，而存在在以冷凝器的进一步小型化作为目标方面受到制约的课题。

另外，由气液分离器分离出的液相的工作流体所携带的热能由再生器使其一部分转移到低温的工作流体以后，以该状态利用吸收器及冷凝器与低温热源进行热交换后向外部排出，在热能的有效利用方面还存在课题。

本发明是为解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种蒸气动力循环装置，该蒸气动力循环装置抽出利用动力循环中的气液分离器而与气相部分分离开的高温液相的工作流体的一部分，将其与从膨胀机的段间抽出的高温气相的工作流体进行混合，以用于从冷凝器流出的低温液相的工作流体的加热上，这样能够有效地回收高温液相的工作流体所携带的热能，提高整个循环的热效率。

用于解决问题的手段

本发明的蒸气动力循环装置至少具有：使混合了沸点不同的多个物质的工作流体与规定的高温热源进行热交换，并使上述工作流体的至少一部分蒸发的蒸发器；将利用上述蒸发器获得的高温的工作流体分离为气相部分和液相部分的气液分离器；将上述高温工作流体中的气相部分导入而将流体所携带的热能转换为动力的膨胀机；使从该膨胀机流出的高温气相的工作流体和从上述气液分离器流出的液相部分一起，与规定的低温热源进行热交换，而使气相部分冷凝的冷凝器；以及将从该冷凝器流出的工作流体压缩而流向上述蒸发器的压缩机；其中，上述膨胀机具有多段的膨胀段，并且从一段或多段的段间抽出高温气相的工作流体的一部分，并且上述蒸气动力循环装置还具有：再生器，使由上述气液分离器分离出的高温液相的工作流体与从压缩机流出而流向蒸发器的工作流体进行热交换；第一吸收器，使从上述膨胀机最后段流出的高温气相的工作流体与从上述气液分离器流出而经过上述再生器的高温液相的工作流体一部分合流，并且使高温气相的工作流体的一部分被高温液相的工作流体吸收而使工作流体流向上述冷凝器；第二吸收器，使经过上述再生器的高温液相的工作流体的其他部分与从上述膨胀机抽出的高温气相的工作流体的至少一部分合流，并且使高温气相的工作流体的一部分被高温液相的工作流体吸收；以及加热器，使经过上述第二吸收器的高温气相以及液相工作流体与从上述冷凝器流出的工作流体进行热交换。