冷熱エンジン            冷熱回収機関         2011/2/26


LNGタンクからガス化するときに捨てられている冷熱を有効活用するための熱機関です。
基本サイクルは圧縮空気熱機関と同様ですが、圧力源が冷熱源で高圧にすることが出来ないため
低圧・低温側に圧力が逆流しない構造とし、二次側には気化後常温の高圧ガスとして、冷熱より動力を回収します。

実用化されている東京ガスの冷熱発電ではランキンサイクルで一旦作動熱媒体に熱交換して作動させていることから
効率/設備コスト共にパフォーマンスの低いものとなっている様子で、コストパフォーマンスの観点から新設されるLNGタンクには採用が
見送られているようです。(これらの冷熱エネルギーはLNG自体の10%以上のエネルギーを無駄にしていることとなります)

また、冷熱はLNG意外にも工場にて使う液体窒素、液体水素など工場排熱以外にも利用できるエネルギー源は数多く存在します。
これらのエネルギーを有効利用するためのコストパフォーマンスに優れたシステムとして応用しました。

※ 貯蓄タンクが十分な耐圧構造であれば、単純に膨張行程(ターピン等)で回収可能ですが、本システム自体シンプルなので
コストに大きな違いは無いはずです。



冷熱回収システム 概略フロー


膨張行程
慣性によりピストンが下降すると圧力が下がり、低圧側から低温媒体が熱交換器に流入し、
熱交換器にて熱を受けた媒体は気化し高圧となってピストンを押し下げる。
(受熱により圧力が低圧側より高圧になったときは逆止弁にて逆流を防止するため、低圧側に高圧が懸からない)

下死点 
低圧/高圧の区間がピストンの下降により容積最大となり冷熱による仕事を終える。

圧縮行程
仕事を終えたガスは慣性(または他気筒の仕事)によりピストンで圧縮され高圧となり、
高圧側より高圧となったとき逆止弁を通過して高圧側に送出されます。

上死点
低圧/高圧の区間がピストンの上昇により容積最小となり圧縮した高圧ガスを高圧側に送出完了します。

以上のサイクルで、低温低圧から冷熱エネルギーを動力として回収して、高圧のガスとして供給が可能となり
従来の送出の為の高圧圧縮行程も不要となります。

※実動作サイクルでは逆止弁の開閉タイミングを制御しての動作となり、低圧/高圧区間の高圧は高圧送出圧より高くなります。

また、熱交換器に排熱と熱交換すれば、さらに効率良く排熱の回収も同時に行え、
LNGを燃料とするコンバインド発電ではさらに総合効率を上げることが可能となります

以上概略ですので、本システムの採用をご検討いただけそうであれば、さらに詳細の検討させていただきますのでお問い合わせ下さい。

応用として、水素燃料電池の高圧水素を圧力源として燃料電池の排熱にて膨張させるサイクルも可能であるので
燃料電池の潜熱及び排熱回収も可能となる。

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