JP5231002B2 - 蒸気圧縮装置およびそれに関連する遷臨界サイクルを実施する方法 - Google Patents
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Description
内部熱交換器と、
前記内部熱交換器の出口に接続された第1蒸気圧縮システムと、
前記蒸気圧縮システムの出口に接続された第1等圧冷却システムと、
第1等圧冷却システムの出口に配置され、前記流体を、前記サイクルの主回路および前記サイクルの補助冷却回路に分割する流体分配器と、
前記補助冷却回路において前記流体分配器と前記内部熱交換器の入口の間に配置された補助膨張システムと、
前記主回路に配置され、前記内部熱交換器の出口に接続された主膨張システムと、
前記主膨張システムの出口と前記内部熱交換器の入口の間に配置された低圧で動作する蒸発器とを少なくとも備える蒸気圧縮装置に関する。
前記内部熱交換器内で前記流体を前記高温源温度に達するまで加熱するステップと、
中程度の圧力に達し、かつ、前記高温源温度に達するように前記流体を圧縮するステップと、
前記流体分配器によって前記流体を前記サイクルの主回路および前記サイクルの補助冷却回路に分割するステップと、
前記補助冷却回路において、前記補助膨張システムによって前記流体を前記低温源温度に達するまで膨張させるステップと、
前記主回路において、前記主膨張システムによって前記流体を前記低温源温度に達するまで膨張させるステップと、
前記主回路において前記流体を等圧蒸発させるステップと、を含む方法に関する。
G.Lorentzen、「Revival of carbon dioxide as a refrigerant」、International Journal of Refrigeration、17(5)、292〜310頁、1994年 F.Meunier、「Refrigeration Carnot−type cycle based on isothermal vapour compression」、International Journal of Refrigeration、29、155〜158頁、2006年
Claims (15)
- 遷臨界流体サイクル用の蒸気圧縮装置において、
内部熱交換器と、
前記内部熱交換器の出口に接続された第1蒸気圧縮システムと、
前記蒸気圧縮システムの出口に接続された第1等圧冷却システムと、
第1等圧冷却システムの出口に配置され、前記流体を、前記サイクルの主回路および前記サイクルの補助冷却回路に分割する流体分配器と、
前記補助冷却回路において前記流体分配器と前記内部熱交換器の入口の間に配置された補助膨張システムと、
前記主回路に配置され、前記内部熱交換器の出口に接続された主膨張システムと、
前記主膨張システムの出口と前記内部熱交換器の入口の間に配置された低圧で動作する蒸発器とを少なくとも備える蒸気圧縮装置であって、
第2蒸気圧縮システムと、前記第2蒸気圧縮システムの出口に接続された第2等圧冷却システムとを備え、前記第2蒸気圧縮システムおよび前記第2等圧冷却システムは、前記サイクルの主回路において、前記流体分配器の後、前記内部熱交換器の入口の前に配置されることを特徴とする、蒸気圧縮装置。 - 前記流体は二酸化炭素であることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記等圧冷却システムはガス冷却器であることを特徴とする、請求項1および2の一項に記載の装置。
- 前記主膨張システムは主仕事回収システムに付随することを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の装置。
- 前記主仕事回収システムは、前記蒸気圧縮装置のエネルギー消費を少なくするように前記第1蒸気圧縮システムおよび/または前記第2蒸気圧縮システムと機械的かつ/または電気的に結合されることを特徴とする、請求項4に記載の装置。
- 前記補助膨張システムは補助仕事回収システムに付随することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置。
- 前記補助仕事回収システムは、前記蒸気圧縮装置のエネルギー消費を少なくするように前記第1蒸気圧縮システムおよび/または前記第2蒸気圧縮システムと機械的かつ/または電気的に結合されることを特徴とする、請求項6に記載の装置。
- 前記内部熱交換器は、前記サイクルの前記主回路において、前記第2等圧冷却システムの出口および前記主膨張システムの入口に接続されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の装置。
- 前記サイクルの前記主回路における圧力は、前記流体の臨界圧力よりも高い最高圧力であることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の装置。
- 前記サイクルの前記 補助冷却回路における圧力は、前記最高圧力よりも低い前記流体の中程度の圧力であることを特徴とする、請求項9に記載の装置。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の蒸気圧縮装置によって高温源温度と低温源温度の間で遷臨界流体サイクルを実施する方法において、
前記内部熱交換器内で前記流体を前記高温源温度に達するまで加熱するステップと、
中程度の圧力に達し、かつ、前記高温源温度に達するように前記流体を圧縮するステップと、
前記流体分配器によって前記流体を前記サイクルの主回路および前記サイクルの補助冷却回路に分割するステップと、
前記補助冷却回路において、前記補助膨張システムによって前記流体を前記低温源温度に達するまで膨張させるステップと、
前記主回路において、前記主膨張システムによって前記流体を前記低温源温度に達するまで膨張させるステップと、
前記主回路において前記流体を等圧蒸発させるステップとを含む方法であって、
前記流体分割ステップの後で、かつ、前記関連する膨張ステップの前に、前記流体の臨界圧力よりも高い最高圧力に達し、かつ、前記高温源温度に実質的に達するように、前記サイクルの前記主回路(1−y)において前記流体を圧縮するステップと、前記低温源温度に実質的に達するように前記流体を冷却するステップとを含むことを特徴とする、方法。 - 中程度の圧力に達し、かつ、前記高温源温度に達するように前記流体を圧縮する前記ステップは、
前記第1蒸気圧縮システムによって前記中程度の圧力に達するように前記流体を等エントロピ圧縮するステップと、
前記第1等圧冷却システムによって前記高温源温度に達するように前記流体を等圧冷却するステップとを含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。 - 前記サイクルの前記補助冷却回路において前記流体を膨張させる前記ステップは、等エンタルピまたは等エントロピで行われることを特徴とする、請求項11および12の一項に記載の方法。
- 前記サイクルの前記主回路において前記流体を膨張させる前記ステップは、等エンタルピまたは等エントロピで行われることを特徴とする、請求項11から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記流体の臨界圧力よりも高い最高圧力に達し、かつ、前記高温源温度に実質的に達するように前記流体を圧縮する前記ステップは、前記流体を等エントロピ圧縮するステップと、前記流体を等圧冷却する後続のステップとを含むことを特徴とする、請求項11から14のいずれか一項に記載の方法。
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