バイオマス等を利用した空気冷却システム
【課題】水素吸蔵合金容器のような高価かつ大掛かりな手段を設けなくても、冷熱を効率的に得ることをできる、空気を作動媒体とするコジェネレーションシステムの提供。
【解決手段】コンプレッサからの第一空気を少なくとも二つに分配し、一方の圧縮空気を燃焼させてタービンを駆動させることにより電気エネルギを得ると共に、他方の圧縮空気を熱交換後に膨張させることにより冷却空気を得ることを特徴とする、空気冷却システム。
【解決手段】コンプレッサからの第一空気を少なくとも二つに分配し、一方の圧縮空気を燃焼させてタービンを駆動させることにより電気エネルギを得ると共に、他方の圧縮空気を熱交換後に膨張させることにより冷却空気を得ることを特徴とする、空気冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス（例えば廃材）等を利用して冷却（空気調和・冷凍・冷蔵）を行うと共に発電も可能な、空気を作動媒体として用いた環境性に優れたコジェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロガスタービン発電装置は、天然ガスやバイオマス（バイオガス）を燃料とし、これを圧縮空気と共に燃焼させ小型のガスタービンを駆動させることにより電力を発生させる装置である。ここで、当該装置は、電力の発生に加え、廃熱を利用して冷凍・冷房用の冷熱を発生させるコジェネレーションシステムとしても注目されている。例えば、特許文献１に係るコジェネレーションシステムは、マイクロガスタービンと、高温側の水素吸蔵合金容器を有し該容器と前記マイクロガスタービンからの廃熱ガス及び冷却用熱媒との直接又は間接的な熱交換により稼働して水素を吸放出する駆動部と、低温側の水素吸蔵合金収容容器を有し前記駆動部の稼働に従って該容器で水素を吸放出して冷熱を発生し、該冷熱を冷熱用熱媒に伝えて外部に供給する冷熱出力部とを備えている。
【特許文献１】特開２００１−３４９６３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記の従来技術においては、廃熱を利用して冷熱を発生させるために水素吸蔵合金容器を設置する必要があると共に、発生した冷熱を更に冷熱用熱媒に伝えるというプロセスが要求される。
【０００４】
そこで、本発明は、水素吸蔵合金容器のような高価かつ大掛かりな手段を設けなくても、冷熱を効率的に得ることができる、空気を作動媒体とする環境性に優れたコジェネレーションシステム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】
【０００５】
以上の課題を踏まえ、鋭意研究の結果、本発明者は、以下の発明（１）〜（１２）を完成させた。
【０００６】
本発明（１）は、第一空気を導入すると共に、当該第一空気を圧縮するためのコンプレッサ（１０１、２０１）と、
前記コンプレッサ（１０１、２０１）からの第一空気を少なくとも二つに分配する分配手段（分岐）と、
前記分配手段（分岐）により分配された一方の第一空気を導入すると共に、当該第一空気を燃焼ガスと混合して燃焼させるための燃焼器（１１５、２１５）と、
前記燃焼器（１１５、２１５）からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて機械的エネルギを得る第一タービン（１０３、２０３）と、
前記第一タービン（１０３、２０３）により発生した機械的エネルギを電気エネルギに変換するための第一発電機（１０４、２０４）｛ここで、好適には、当該第一発電機（１０４、２０４）と前記コンプレッサ（１０１、２０１）と前記第一タービン（１０３、２０３）とは、単一の第一シャフト（１０７、２０７）を介して連結している｝と、
前記分配手段により分配された他方の第一空気を冷却するだめの第一熱交換器（１０５、２０５）と、
前記第一熱交換器（１０５、２０５）からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて当該第一空気を冷却する第二タービン（１０６、２０６）と
を有する、前記第二タービン（１０６、２０６）からの冷却された第一空気が冷却対象空間（１００、２００）に導入されるように構成された空気冷却・発電システムである。ここで、第二タービンからの冷却された第二空気は、（１）そのまま冷却対象空間に導入される、（２）他の空気と混合する等して温度が調整された形で冷却対象空間に導入される、（３）除湿された後に冷却対象空間に導入される、（４）前記（２）と前記（３）との組み合わせ、のいずれの形態であってもよい。
【０００７】
本発明（２）は、前記燃焼器（１１５、２１５）より上流に配置されていると共に、前記分配手段（分岐）により分配された一方の第一空気を、前記第一タービン（１０３、２０３）からの第一空気と熱交換させるための第二熱交換器（１０２、２０２）を更に有する、前記発明（１）のシステムである。
【０００８】
本発明（３）は、バイオマスを燃料ガス化するガス化手段（１１６、２１６）を更に有する、前記発明（１）又は（２）のシステムである。
【０００９】
本発明（４）は、前記第二タービン（１０６）は、第一シャフト（１０７）を介して、前記コンプレッサ（１０１）と前記第一タービン（１０３）と前記第一発電機（１０４）と連結している、前記発明（１）〜（３）のいずれか一つのシステムである。
【００１０】
本発明（５）は、前記第二タービン（２０６）は、前記コンプレッサ（１０１）と前記第一タービン（１０３）と前記第一発電機（１０４）とが接続している第一シャフト（２０７）とは異なる第二シャフト（２２１）を介して、前記第一発電機（２０４）とは異なる第二発電機（２２０）と連結している、前記発明（１）〜（３）のいずれか一つのシステムである。
【００１１】
本発明（６）は、前記第一発電機（１０４、２０４）は、前記コンプレッサ（１０１、２０１）を駆動する機能を有するモータ発電機である、前記発明（１）〜（５）のいずれか一つのシステムである。
【００１２】
本発明（７）は、前記第一熱交換器（１０５、２０５）は、第一空気を冷却するために、第一空気と熱交換させるための第二空気（Ｂ）を導入する、前記発明（１）〜（６）のいずれか一つのシステムである。
【００１３】
本発明（８）は、前記第二空気は、冷却対象空間（１００、２００）内の空気である、前記発明（７）のシステムである。
【００１４】
本発明（９）は、前記コンプレッサ（１０１、２０１）に導入される前記第一空気として、冷却対象空間内の空気又は冷却対象空間外の空気に切替え可能な第一空気源変更手段（１１３、２１３）を更に備えている、前記発明（１）〜（８）のいずれか一つのシステムである。
【００１５】
本発明（１０）は、前記第二タービン（１０６、２０６）からの第一空気内の水分を除去するための除湿手段(１１２、２１２)を更に備えている、前記発明（１）〜（９）のいずれか一つのシステムである。尚、当該除湿手段は、コンプレッサに導入される空気や冷却対象空間に導入される空気の温度・湿度等を考慮した際、除湿しなくとも露や雪が発生しない場合や発生したとしてもそれ程問題とならない場合や他の方法で解決可能である場合等には、必ずしも設置しなくともよい。また、当該除湿手段の設置箇所は、第二タービンからの空気が除湿される限り特に限定されず、例えば、図１や図２に示したような第二タービンの下流をはじめ、コンプレッサの上流、第一熱交換器の上流又は下流、冷気温度調整手段の下流を挙げることができる。更には、除湿手段は、複数存在してもよく、特により多くの水分を除去する必要がある場合｛例えば、冷却対象空間に超低温（例えばマイナス数十度の空気）を導入させる場合｝には、（１）コンプレッサの上流、第一熱交換器の上流又は下流に、第一の除湿手段（例えば除湿ローター）を設け、（２）第二タービンの下流又は冷気温度調整手段の下流に、第二の除湿手段（例えば、空気が０℃以上の場合は除湿ローターを用い、０℃未満の場合は、発生した雪を蓄積可能である除湿機）を設けることが好適である。尚、この際、この（これら）除湿手段に蓄積した水分又は雪は、例えば第一タービンからの排熱、第二熱交換器からの排熱、第一熱交換器からの排熱のいずれか又は組み合わせたものを用いて除去することが好適である。
【００１６】
本発明（１１）は、前記第二タービン（１０６、２０６）又は前記除湿手段(１１２、２１２)からの第一空気と、当該第一空気を加温するための第三空気とを混合する、冷気温度調整手段（１０９、２０９）を更に備えている、前記発明（１）〜（１０）のいずれか一つのシステムである。
【００１７】
本発明（１２）は、前記冷気温度調整手段（１０９、２０９）は、連続的又は段階的に、前記第一空気と前記第三空気との混合比を変更可能である、前記発明（１１）のシステムである。
【００１８】
本発明（１３）は、前記分配手段は、前記第一空気の分配比を変更可能な分配比変更手段を更に有する、前記発明（１）〜（１２）のいずれか一つのシステムである。
【００１９】
ここで、本特許請求の範囲及び本明細書における各用語の定義を説明する。「バイオマス」とは、生物量の総称であり、ＦＡＯ（国連食糧農業機関）の定義と同一である。即ち、本発明で用いるバイオマスは、農業系（麦わら、サトウキビ、米糠、草木等）、林業系（製紙廃棄物、製材廃材、除間伐材、薪炭林等）、畜産系（家畜廃棄物）、水産系（水産加工残滓）、廃棄物系（生ゴミ、ＲＤＦ（ゴミ固形化燃料；Ｒｅｆｕｓｅ
Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｕｅｌ）、庭木、建設廃材、下水汚泥）等のいずれであってもよい。「システム」とは、各構成要素が物理的に一体化していても分離していてもよく、装置も含む概念である。「燃料ガス」とは、それ自体が燃焼して熱を発生するガスであれば特に限定されない（例えば、バイオマスを分解することにより得られたガス、天然ガス、都市ガス、プロパンガス、水素ガス等）。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、水素吸蔵合金容器のような高価かつ大掛かりな手段を設けなくても、冷熱を効率的に得ることをできるという効果を奏する。更には、前記水素吸蔵合金を利用した場合と比較すると、遥かに低温の冷却空気（例えばマイナス５０℃）を得ることが可能となるという効果も奏する。加えて、作動媒体が空気であるため、作動媒体それ自体を冷気として冷却対象空間に放出することができるので、前記水素吸蔵合金を利用した場合のような、発生した冷熱を更に冷熱用熱媒に伝えるというプロセスが不要になるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本最良形態として冷却対象空間（例えばビル）の冷房用を例にとり説明する。まず、図面を参照しながら、本発明の第一最良形態（単軸方式）に係るコジェネレーションシステムを説明する。まず、図１に示すように、本発明に係るコジェネレーションシステムは、コンプレッサ１０１、第二熱交換器１０２、燃焼器１１５、第一タービン１０３及び第一モータ発電機１０４とからなるガスタービン発電システムを備えていると共に、本発明の特徴部分である、第一熱交換器１０５と第二タービン１０６とを更に備えている。以下、まず、当該ガスタービン発電システムを詳述する。
【００２２】
本最良形態に係るガスタービン発電システムは、コンプレッサ１０１、第二熱交換器１０２、燃焼器１１５、第一タービン１０３及び第一モータ発電機１０４とから構成されている。以下、各要素を説明する。
【００２３】
まず、コンプレッサ１０１は、空気を入口から導入すると共に、当該空気を圧縮し、圧縮空気を出口から排出する。ここで、コンプレッサ１０１は、後述するように、単一の第一シャフト１０７を介して、第一タービン１０３及び第二タービン１０６と連結している。したがって、コンプレッサ１０１の駆動源は、まずは、当該第一シャフト１０７を介して第一タービン１０３及び第二タービン１０６から伝達される機械エネルギである。更には、これも後述するように、電気エネルギで第一モータ発電機１０４を駆動することによっても、コンプレッサ１０１は駆動可能である。特に、始動時におけるコンプレッサ１０１の駆動は、第一モータ発電機１０４の駆動により行われる。
【００２４】
ここで、コンプレッサ１０１へ導入される空気は、外部空気のみであっても、冷却対象空間内の空気のみであっても、外部空気と冷却対象空間内の空気との混合空気であってもよい。例えば、図１に示すように、これらを切り替えるための第一空気源変更手段１１３を設置してもよい。当該手段を備えることにより、例えば、より早く冷却対象空間内を冷却したい場合には、コンプレッサ１０１へ導入される空気を冷却対象空間からの空気のみとし、当該空間を換気したい場合には、コンプレッサ１０１へ導入される空気を外部空気のみとすることが可能となる。尚、当該手段を備えず、外部空気のみ又は冷却対象空間からの空気のみをコンプレッサ１０１に導入するよう構成してもよい。
【００２５】
次に、コンプレッサ１０１からの第一空気は、コンプレッサの出口付近に設けられた二つの孔（分配手段）から下流に移動する。ここで、一方の孔から噴出した圧縮空気は、後述する第二熱交換器１０２に導かれ、他方の孔から噴出した圧縮空気は、後述する第一熱交換器１０５に導かれる。ここで、分配比は、例えば、二つの孔の径を変更することにより変えることができる。尚、分配比に関しては後述する。
【００２６】
次に、第二熱交換器１０２は、コンプレッサ１０１からの一方の圧縮空気を導入すると共に、第一タービン１０３からの第一空気を導入し、内部で前記圧縮空気と前記第一空気とで熱交換を行う結果、高温の圧縮空気を出口から排出する。
【００２７】
次に、燃焼器１１５は、前記第二熱交換器１０２からの加熱された圧縮空気を導入すると共に、ガス供給手段１１６から燃焼ガスを導入し、これら圧縮空気との混合気体を燃焼させることにより、前記圧縮空気を更に高温にする。ここで、当該ガスは、燃焼して熱を発生するガスであれば特に限定されず、例えば一般に使用されるガス（都市ガス等）を挙げることができる。ここで、本最良形態では、バイオマスをガス化したものを当該燃焼ガスとして使用する例を説明する。この場合、ガス供給手段１１６は、バイオマスを燃焼（燃料）ガス化するためのガス化手段として機能する。ここで、バイオマスを燃焼ガス化する手法は、公知であり、例えば、特開２００６−２６４７４、特開２００６−８８７２に記載されており、また、ガス中のタールを除去する手法は、例えば、特開２００６−１６４７９に記載されている。
【００２８】
次に、第一タービン１０３は、燃焼器１１５からの出口空気（高温の圧縮空気）を導入すると共に、当該空気の熱エネルギを機械エネルギに変換した後、当該空気を第二熱交換器１０２に向けて排出する。
【００２９】
次に、第一モータ発電機１０４は、コンプレッサ１０１、第一タービン１０３及び第二タービン１０６により発生された、第一シャフト１０７を介して伝達される機械的エネルギを電気エネルギに変換可能であると共に、第一シャフト１０７を介して第一タービン１０３及び第二タービン１０６を駆動可能なものであれば特に限定されない。また、その位置も図示する態様には限定されず、例えばコンプレッサの外側であってもよい。ここで、当該第一モータ発電機１０４で生じた電気は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１を介し、蓄電池１０８に蓄えられる。そして、当該電気が使用される際には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１を介して各要素（当該第一モータ発電機１０４も含む）に送られる。ここで、前記のように、始動時におけるコンプレッサ１０１の駆動は、第一モータ発電機１０４の駆動により行われる。尚、本最良形態では、モータ発電機を用いたが、モータと発電機が別体であってもよい。
【００３０】
以上でタービン発電システムの概要を説明したので、以下では、本発明の特徴部分である各要素（第一熱交換器１０５、第二タービン１０６等）を詳述することとする。
【００３１】
まず、第一熱交換器１０５は、コンプレッサ１０１の出口付近に設けられた他方の孔から噴出した圧縮空気を導入すると共に、別ルートから当該圧縮空気を冷却するための空気（図中のＢ）を導入し、内部で前記圧縮空気と前記空気とで熱交換を行う結果、より温度が低下した圧縮空気を出口から排出する。ここで、第二熱交換器１０２への圧縮空気と第一熱交換器１０５への圧縮空気の分配比は、十分な電力を確保するという観点からは、第二熱交換器１０２への圧縮空気を多くすることが好適である。より好適には、当該分配比（第二熱交換器への圧縮空気／全圧縮空気）は６０％以上である。但し、燃焼器１１５からの圧縮空気がより高温である場合には、当該分配比を低減させてもよい（例えば５０％以下）。尚、コンプレッサ１０１からの出口空気の分配比（第二熱交換器１０２に誘導される出口空気と第一熱交換器１０５に誘導される出口空気の量比）を変更するための分配比変更手段（例えば、両方の孔の大きさが可変する手段）を、当該分岐箇所に備えていてもよい。当該手段を備えることにより、ニーズに応じ、発電優先としたり冷気発生優先とすることが可能となる。更には、当該分配比変更手段は、燃焼器１１５からの圧縮空気の温度や、燃焼器１１５に送り込まれるガス量等に基づき、自動的に当該分配比を変更するように構成してよい（例えば、ガス量が多い場合には、第一熱交換器に誘導される出口空気の量比を上げ、他方、ガス量が少ない場合には、第二熱交換機に誘導される出口空気の量比を上げる）。
【００３２】
ここで、圧縮空気を冷却するための空気Ｂとしては、例えば、冷却対象空間の空気や外部の空気を挙げることができる。より圧縮空気を冷却するという観点からは、温度の低い冷却対象空間の空気を用いることが好適である。
【００３３】
次に、第二タービン１０６は、第一熱交換器１０５からの出口空気（温度が低下した圧縮空気）を導入すると共に、当該空気の熱エネルギを機械エネルギに変換した後、常圧の超低温空気を出口から排出する。ここで、第一最良形態においては、第二タービン１０６は、前記第一シャフト１０７（第一タービン１０３とコンプレッサ１０１とを連結したシャフト）に連結しており、第二タービン１０６で発生した機械エネルギは、前記第一シャフト１０７を介して、前記コンプレッサ１０１に伝達される。
【００３４】
次に、第二タービン１０６から放出された低温空気の水分（例えば、雪、氷）を除去するために、図１に示すように、第二タービン１０６の下流に、除湿手段１１２を備えていてもよい。ここで、当該除湿手段１１２は、フィルタ上で雪や氷を取るタイプのものが好適である。尚、当該除湿手段１１２上に付着した雪や氷は、例えば、定期的（例えば、１分間に数回）に加温（例えば、第一タービン１０３からの高温空気、第一熱交換器１０５で熱交換された高温空気Ｂ等を、一時的に切替えたり部分的に誘導する等して吹き付ける）することにより除去可能である。尚、当該除湿手段１１２は、第二タービン１０６からの空気が氷点下に達しない場合には、例えば除湿ロータを用いる。また、水分が発生しないとかそれ程問題にならない等の場合には、除湿手段は必ずしも用いなくてもよい。
【００３５】
更に、第二タービン１０６から放出された超低温空気の温度を上昇させるために、図１に示すように、第二タービン１０６又は除湿器１１２の下流に、冷気温度調整手段１０９を更に備えていてもよい。ここで、冷気温度調整手段１０９は、第二タービン１０６からの出口空気（常圧の超低温空気）を導入すると共に外部空気（図中のＣ）を取り込み、これら超低温空気と外部空気を混合することにより、冷房として使用可能な温度に調整し、当該適度な温度の冷気を出口より排出する。この際、冷気温度調整手段１０９は、連続的又は段階的に、前記出口空気と外部空気との混合比を変更可能であることが好適である。このような構成をとることにより、単に混合比を変更するだけで、容易に温度調節が可能となる。具体的には、例えば、夏季の炎天下に冷却対象空間（例えばビル）に入る際、当該空間内の空気が冷たくなるのに相当の時間を要していたが、本最良形態によると、例えば、当初は第二タービンからの超低温空気の量を多くして急速に当該空間を冷却し、ある程度温度が低下した段階で、超低温空気に対する外部空気の混合量を増加させ、通常温度の冷気を放出させる構成を採ることが可能である。このように、従来のように消費電力を変更する手段を講じなくても、超低温空気と外部空気との混合比を変更するという極めて簡単な構成を採るだけで、環境に即した温度調整が可能となる。尚、例えば、第二タービン１０６からの超低温空気を直接利用する場合（例えば、冷凍車の冷凍用空気）や、第二タービン１０６からの空気の温度が直接冷却対象空間内に導入しても差し支えない温度である場合等には、当該冷気温度調整手段１０９は必ずしも用いなくてもよい。
【００３６】
このように、第一最良形態の最大の特徴は、コンプレッサ１０１からの出口空気（圧縮空気）の一部を冷却用として用いた点にある。即ち、第一最良形態では、コンプレッサ１０１からの出口空気（圧縮空気）のすべてをタービンの発電用として利用するのではなく、当該出口空気の一部を、熱交換を行うことにより冷却した後、前記タービンの系におけるタービンとは異なるタービンを利用することにより、超低温の空気を得ることができる。このように、タービンで発電してから当該電気エネルギを利用して冷媒（例えばフロン）を冷却するよりも、圧縮空気の一部を利用して熱サイクルの原理に基づき当該空気の温度を直接低下させる方が、遥かに高いエネルギ効率を達成することができる。更には、フロンを全く使用しなくて済むので、環境適合性にも優れている。尚、第一最良形態の付加的特徴としては、第二タービン１０６が、第一タービン１０３・コンプレッサ１０１・第一モータ発電機１０４と同じ単一の第一シャフト１０７に接続されている点である。これにより、第二タービン１０６で発生した機械エネルギをコンプレッサ１０１に伝達させることができると共に、当該機械エネルギを第一モータ発電機１０４で電気エネルギに変換させることが可能となる。
【００３７】
次に、図２を参照しながら、第二最良形態（二軸方式）に係るコジェネレーションシステムを説明する。尚、大部分が第一最良形態と同一であるので、以下では相違点のみ詳述する。
【００３８】
まず、本最良形態に係る第二タービン２０６は、第一最良形態とは異なり、第一タービン２０３・コンプレッサ２０１・第一モータ発電機２０４と同じ単一の第一シャフト２０７に接続されてはおらず、その代わりに、第二モータ発電機２２０と同じ単一の第二シャフト２２１と接続している。そして、第二モータ発電機２２０は、第一モータ発電機２０４と同様に、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２２を介し、蓄電池２２４に蓄えられる。このような構成を採ることにより、それぞれのタービンの最適回転数を容易に実現することが可能になる結果、効率向上を達成することができる。また、第二タービン２０６の回転数（圧力比）を変更可能なように構成してもよく、この場合には、第二タービン２０６からの空気の温度も変更可能である（この場合には、外気と混合させなくても済む）。
【００３９】
尚、第一最良形態及び第二最良形態において、第一タービンからの出口空気やコンプレッサからの圧縮空気といった高温空気を暖房に利用してもよい（例えば、これらの空気を部分的に用いたり、或いは、切替式にする）。この場合、そのままでは温度が高すぎるときには、外気等と混合することにより冷却し、当該混合空気を対象空間に導入するように構成してもよい。
【００４０】
ここで、図３は、第一最良形態に係るコジェネレーションシステムにおける、各構成要素における各種パラメータ値の一例を示したものである。まず、コンプレッサ１０１からの出口空気（１０５℃の圧縮空気）の５０％を第二熱交換器１０２に導入する一方、５０％を第一熱交換器１０５に導入する。そして、第一熱交換器１０５において、１０５℃の高温圧縮空気が、２５℃の室内空気で冷却される。そして、当該圧縮空気（４０℃）は第二タービン１０６に導入され、第二タービン１０６でエネルギを奪われる結果、当該タービン１０６の出口から冷却空気（−１０℃）が排出される。そして、冷気温度調整手段１０９で当該冷却空気が外気と混合される結果、１５℃の空気を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、第一最良形態（単軸方式）に係るコジェネレーションシステムの概要図である。
【図２】図２は、第二最良形態（二軸方式）に係るコジェネレーションシステムの概要図である。
【図３】図３は、第一最良形態（二軸方式）に係るコジェネレーションシステムを利用した場合の、各構成要素における各種パラメータ値の一例である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス（例えば廃材）等を利用して冷却（空気調和・冷凍・冷蔵）を行うと共に発電も可能な、空気を作動媒体として用いた環境性に優れたコジェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロガスタービン発電装置は、天然ガスやバイオマス（バイオガス）を燃料とし、これを圧縮空気と共に燃焼させ小型のガスタービンを駆動させることにより電力を発生させる装置である。ここで、当該装置は、電力の発生に加え、廃熱を利用して冷凍・冷房用の冷熱を発生させるコジェネレーションシステムとしても注目されている。例えば、特許文献１に係るコジェネレーションシステムは、マイクロガスタービンと、高温側の水素吸蔵合金容器を有し該容器と前記マイクロガスタービンからの廃熱ガス及び冷却用熱媒との直接又は間接的な熱交換により稼働して水素を吸放出する駆動部と、低温側の水素吸蔵合金収容容器を有し前記駆動部の稼働に従って該容器で水素を吸放出して冷熱を発生し、該冷熱を冷熱用熱媒に伝えて外部に供給する冷熱出力部とを備えている。
【特許文献１】特開２００１−３４９６３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記の従来技術においては、廃熱を利用して冷熱を発生させるために水素吸蔵合金容器を設置する必要があると共に、発生した冷熱を更に冷熱用熱媒に伝えるというプロセスが要求される。
【０００４】
そこで、本発明は、水素吸蔵合金容器のような高価かつ大掛かりな手段を設けなくても、冷熱を効率的に得ることができる、空気を作動媒体とする環境性に優れたコジェネレーションシステム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】
【０００５】
以上の課題を踏まえ、鋭意研究の結果、本発明者は、以下の発明（１）〜（１２）を完成させた。
【０００６】
本発明（１）は、第一空気を導入すると共に、当該第一空気を圧縮するためのコンプレッサ（１０１、２０１）と、
前記コンプレッサ（１０１、２０１）からの第一空気を少なくとも二つに分配する分配手段（分岐）と、
前記分配手段（分岐）により分配された一方の第一空気を導入すると共に、当該第一空気を燃焼ガスと混合して燃焼させるための燃焼器（１１５、２１５）と、
前記燃焼器（１１５、２１５）からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて機械的エネルギを得る第一タービン（１０３、２０３）と、
前記第一タービン（１０３、２０３）により発生した機械的エネルギを電気エネルギに変換するための第一発電機（１０４、２０４）｛ここで、好適には、当該第一発電機（１０４、２０４）と前記コンプレッサ（１０１、２０１）と前記第一タービン（１０３、２０３）とは、単一の第一シャフト（１０７、２０７）を介して連結している｝と、
前記分配手段により分配された他方の第一空気を冷却するだめの第一熱交換器（１０５、２０５）と、
前記第一熱交換器（１０５、２０５）からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて当該第一空気を冷却する第二タービン（１０６、２０６）と
を有する、前記第二タービン（１０６、２０６）からの冷却された第一空気が冷却対象空間（１００、２００）に導入されるように構成された空気冷却・発電システムである。ここで、第二タービンからの冷却された第二空気は、（１）そのまま冷却対象空間に導入される、（２）他の空気と混合する等して温度が調整された形で冷却対象空間に導入される、（３）除湿された後に冷却対象空間に導入される、（４）前記（２）と前記（３）との組み合わせ、のいずれの形態であってもよい。
【０００７】
本発明（２）は、前記燃焼器（１１５、２１５）より上流に配置されていると共に、前記分配手段（分岐）により分配された一方の第一空気を、前記第一タービン（１０３、２０３）からの第一空気と熱交換させるための第二熱交換器（１０２、２０２）を更に有する、前記発明（１）のシステムである。
【０００８】
本発明（３）は、バイオマスを燃料ガス化するガス化手段（１１６、２１６）を更に有する、前記発明（１）又は（２）のシステムである。
【０００９】
本発明（４）は、前記第二タービン（１０６）は、第一シャフト（１０７）を介して、前記コンプレッサ（１０１）と前記第一タービン（１０３）と前記第一発電機（１０４）と連結している、前記発明（１）〜（３）のいずれか一つのシステムである。
【００１０】
本発明（５）は、前記第二タービン（２０６）は、前記コンプレッサ（１０１）と前記第一タービン（１０３）と前記第一発電機（１０４）とが接続している第一シャフト（２０７）とは異なる第二シャフト（２２１）を介して、前記第一発電機（２０４）とは異なる第二発電機（２２０）と連結している、前記発明（１）〜（３）のいずれか一つのシステムである。
【００１１】
本発明（６）は、前記第一発電機（１０４、２０４）は、前記コンプレッサ（１０１、２０１）を駆動する機能を有するモータ発電機である、前記発明（１）〜（５）のいずれか一つのシステムである。
【００１２】
本発明（７）は、前記第一熱交換器（１０５、２０５）は、第一空気を冷却するために、第一空気と熱交換させるための第二空気（Ｂ）を導入する、前記発明（１）〜（６）のいずれか一つのシステムである。
【００１３】
本発明（８）は、前記第二空気は、冷却対象空間（１００、２００）内の空気である、前記発明（７）のシステムである。
【００１４】
本発明（９）は、前記コンプレッサ（１０１、２０１）に導入される前記第一空気として、冷却対象空間内の空気又は冷却対象空間外の空気に切替え可能な第一空気源変更手段（１１３、２１３）を更に備えている、前記発明（１）〜（８）のいずれか一つのシステムである。
【００１５】
本発明（１０）は、前記第二タービン（１０６、２０６）からの第一空気内の水分を除去するための除湿手段(１１２、２１２)を更に備えている、前記発明（１）〜（９）のいずれか一つのシステムである。尚、当該除湿手段は、コンプレッサに導入される空気や冷却対象空間に導入される空気の温度・湿度等を考慮した際、除湿しなくとも露や雪が発生しない場合や発生したとしてもそれ程問題とならない場合や他の方法で解決可能である場合等には、必ずしも設置しなくともよい。また、当該除湿手段の設置箇所は、第二タービンからの空気が除湿される限り特に限定されず、例えば、図１や図２に示したような第二タービンの下流をはじめ、コンプレッサの上流、第一熱交換器の上流又は下流、冷気温度調整手段の下流を挙げることができる。更には、除湿手段は、複数存在してもよく、特により多くの水分を除去する必要がある場合｛例えば、冷却対象空間に超低温（例えばマイナス数十度の空気）を導入させる場合｝には、（１）コンプレッサの上流、第一熱交換器の上流又は下流に、第一の除湿手段（例えば除湿ローター）を設け、（２）第二タービンの下流又は冷気温度調整手段の下流に、第二の除湿手段（例えば、空気が０℃以上の場合は除湿ローターを用い、０℃未満の場合は、発生した雪を蓄積可能である除湿機）を設けることが好適である。尚、この際、この（これら）除湿手段に蓄積した水分又は雪は、例えば第一タービンからの排熱、第二熱交換器からの排熱、第一熱交換器からの排熱のいずれか又は組み合わせたものを用いて除去することが好適である。
【００１６】
本発明（１１）は、前記第二タービン（１０６、２０６）又は前記除湿手段(１１２、２１２)からの第一空気と、当該第一空気を加温するための第三空気とを混合する、冷気温度調整手段（１０９、２０９）を更に備えている、前記発明（１）〜（１０）のいずれか一つのシステムである。
【００１７】
本発明（１２）は、前記冷気温度調整手段（１０９、２０９）は、連続的又は段階的に、前記第一空気と前記第三空気との混合比を変更可能である、前記発明（１１）のシステムである。
【００１８】
本発明（１３）は、前記分配手段は、前記第一空気の分配比を変更可能な分配比変更手段を更に有する、前記発明（１）〜（１２）のいずれか一つのシステムである。
【００１９】
ここで、本特許請求の範囲及び本明細書における各用語の定義を説明する。「バイオマス」とは、生物量の総称であり、ＦＡＯ（国連食糧農業機関）の定義と同一である。即ち、本発明で用いるバイオマスは、農業系（麦わら、サトウキビ、米糠、草木等）、林業系（製紙廃棄物、製材廃材、除間伐材、薪炭林等）、畜産系（家畜廃棄物）、水産系（水産加工残滓）、廃棄物系（生ゴミ、ＲＤＦ（ゴミ固形化燃料；Ｒｅｆｕｓｅ
Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｆｕｅｌ）、庭木、建設廃材、下水汚泥）等のいずれであってもよい。「システム」とは、各構成要素が物理的に一体化していても分離していてもよく、装置も含む概念である。「燃料ガス」とは、それ自体が燃焼して熱を発生するガスであれば特に限定されない（例えば、バイオマスを分解することにより得られたガス、天然ガス、都市ガス、プロパンガス、水素ガス等）。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、水素吸蔵合金容器のような高価かつ大掛かりな手段を設けなくても、冷熱を効率的に得ることをできるという効果を奏する。更には、前記水素吸蔵合金を利用した場合と比較すると、遥かに低温の冷却空気（例えばマイナス５０℃）を得ることが可能となるという効果も奏する。加えて、作動媒体が空気であるため、作動媒体それ自体を冷気として冷却対象空間に放出することができるので、前記水素吸蔵合金を利用した場合のような、発生した冷熱を更に冷熱用熱媒に伝えるというプロセスが不要になるという効果も奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本最良形態として冷却対象空間（例えばビル）の冷房用を例にとり説明する。まず、図面を参照しながら、本発明の第一最良形態（単軸方式）に係るコジェネレーションシステムを説明する。まず、図１に示すように、本発明に係るコジェネレーションシステムは、コンプレッサ１０１、第二熱交換器１０２、燃焼器１１５、第一タービン１０３及び第一モータ発電機１０４とからなるガスタービン発電システムを備えていると共に、本発明の特徴部分である、第一熱交換器１０５と第二タービン１０６とを更に備えている。以下、まず、当該ガスタービン発電システムを詳述する。
【００２２】
本最良形態に係るガスタービン発電システムは、コンプレッサ１０１、第二熱交換器１０２、燃焼器１１５、第一タービン１０３及び第一モータ発電機１０４とから構成されている。以下、各要素を説明する。
【００２３】
まず、コンプレッサ１０１は、空気を入口から導入すると共に、当該空気を圧縮し、圧縮空気を出口から排出する。ここで、コンプレッサ１０１は、後述するように、単一の第一シャフト１０７を介して、第一タービン１０３及び第二タービン１０６と連結している。したがって、コンプレッサ１０１の駆動源は、まずは、当該第一シャフト１０７を介して第一タービン１０３及び第二タービン１０６から伝達される機械エネルギである。更には、これも後述するように、電気エネルギで第一モータ発電機１０４を駆動することによっても、コンプレッサ１０１は駆動可能である。特に、始動時におけるコンプレッサ１０１の駆動は、第一モータ発電機１０４の駆動により行われる。
【００２４】
ここで、コンプレッサ１０１へ導入される空気は、外部空気のみであっても、冷却対象空間内の空気のみであっても、外部空気と冷却対象空間内の空気との混合空気であってもよい。例えば、図１に示すように、これらを切り替えるための第一空気源変更手段１１３を設置してもよい。当該手段を備えることにより、例えば、より早く冷却対象空間内を冷却したい場合には、コンプレッサ１０１へ導入される空気を冷却対象空間からの空気のみとし、当該空間を換気したい場合には、コンプレッサ１０１へ導入される空気を外部空気のみとすることが可能となる。尚、当該手段を備えず、外部空気のみ又は冷却対象空間からの空気のみをコンプレッサ１０１に導入するよう構成してもよい。
【００２５】
次に、コンプレッサ１０１からの第一空気は、コンプレッサの出口付近に設けられた二つの孔（分配手段）から下流に移動する。ここで、一方の孔から噴出した圧縮空気は、後述する第二熱交換器１０２に導かれ、他方の孔から噴出した圧縮空気は、後述する第一熱交換器１０５に導かれる。ここで、分配比は、例えば、二つの孔の径を変更することにより変えることができる。尚、分配比に関しては後述する。
【００２６】
次に、第二熱交換器１０２は、コンプレッサ１０１からの一方の圧縮空気を導入すると共に、第一タービン１０３からの第一空気を導入し、内部で前記圧縮空気と前記第一空気とで熱交換を行う結果、高温の圧縮空気を出口から排出する。
【００２７】
次に、燃焼器１１５は、前記第二熱交換器１０２からの加熱された圧縮空気を導入すると共に、ガス供給手段１１６から燃焼ガスを導入し、これら圧縮空気との混合気体を燃焼させることにより、前記圧縮空気を更に高温にする。ここで、当該ガスは、燃焼して熱を発生するガスであれば特に限定されず、例えば一般に使用されるガス（都市ガス等）を挙げることができる。ここで、本最良形態では、バイオマスをガス化したものを当該燃焼ガスとして使用する例を説明する。この場合、ガス供給手段１１６は、バイオマスを燃焼（燃料）ガス化するためのガス化手段として機能する。ここで、バイオマスを燃焼ガス化する手法は、公知であり、例えば、特開２００６−２６４７４、特開２００６−８８７２に記載されており、また、ガス中のタールを除去する手法は、例えば、特開２００６−１６４７９に記載されている。
【００２８】
次に、第一タービン１０３は、燃焼器１１５からの出口空気（高温の圧縮空気）を導入すると共に、当該空気の熱エネルギを機械エネルギに変換した後、当該空気を第二熱交換器１０２に向けて排出する。
【００２９】
次に、第一モータ発電機１０４は、コンプレッサ１０１、第一タービン１０３及び第二タービン１０６により発生された、第一シャフト１０７を介して伝達される機械的エネルギを電気エネルギに変換可能であると共に、第一シャフト１０７を介して第一タービン１０３及び第二タービン１０６を駆動可能なものであれば特に限定されない。また、その位置も図示する態様には限定されず、例えばコンプレッサの外側であってもよい。ここで、当該第一モータ発電機１０４で生じた電気は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１を介し、蓄電池１０８に蓄えられる。そして、当該電気が使用される際には、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１を介して各要素（当該第一モータ発電機１０４も含む）に送られる。ここで、前記のように、始動時におけるコンプレッサ１０１の駆動は、第一モータ発電機１０４の駆動により行われる。尚、本最良形態では、モータ発電機を用いたが、モータと発電機が別体であってもよい。
【００３０】
以上でタービン発電システムの概要を説明したので、以下では、本発明の特徴部分である各要素（第一熱交換器１０５、第二タービン１０６等）を詳述することとする。
【００３１】
まず、第一熱交換器１０５は、コンプレッサ１０１の出口付近に設けられた他方の孔から噴出した圧縮空気を導入すると共に、別ルートから当該圧縮空気を冷却するための空気（図中のＢ）を導入し、内部で前記圧縮空気と前記空気とで熱交換を行う結果、より温度が低下した圧縮空気を出口から排出する。ここで、第二熱交換器１０２への圧縮空気と第一熱交換器１０５への圧縮空気の分配比は、十分な電力を確保するという観点からは、第二熱交換器１０２への圧縮空気を多くすることが好適である。より好適には、当該分配比（第二熱交換器への圧縮空気／全圧縮空気）は６０％以上である。但し、燃焼器１１５からの圧縮空気がより高温である場合には、当該分配比を低減させてもよい（例えば５０％以下）。尚、コンプレッサ１０１からの出口空気の分配比（第二熱交換器１０２に誘導される出口空気と第一熱交換器１０５に誘導される出口空気の量比）を変更するための分配比変更手段（例えば、両方の孔の大きさが可変する手段）を、当該分岐箇所に備えていてもよい。当該手段を備えることにより、ニーズに応じ、発電優先としたり冷気発生優先とすることが可能となる。更には、当該分配比変更手段は、燃焼器１１５からの圧縮空気の温度や、燃焼器１１５に送り込まれるガス量等に基づき、自動的に当該分配比を変更するように構成してよい（例えば、ガス量が多い場合には、第一熱交換器に誘導される出口空気の量比を上げ、他方、ガス量が少ない場合には、第二熱交換機に誘導される出口空気の量比を上げる）。
【００３２】
ここで、圧縮空気を冷却するための空気Ｂとしては、例えば、冷却対象空間の空気や外部の空気を挙げることができる。より圧縮空気を冷却するという観点からは、温度の低い冷却対象空間の空気を用いることが好適である。
【００３３】
次に、第二タービン１０６は、第一熱交換器１０５からの出口空気（温度が低下した圧縮空気）を導入すると共に、当該空気の熱エネルギを機械エネルギに変換した後、常圧の超低温空気を出口から排出する。ここで、第一最良形態においては、第二タービン１０６は、前記第一シャフト１０７（第一タービン１０３とコンプレッサ１０１とを連結したシャフト）に連結しており、第二タービン１０６で発生した機械エネルギは、前記第一シャフト１０７を介して、前記コンプレッサ１０１に伝達される。
【００３４】
次に、第二タービン１０６から放出された低温空気の水分（例えば、雪、氷）を除去するために、図１に示すように、第二タービン１０６の下流に、除湿手段１１２を備えていてもよい。ここで、当該除湿手段１１２は、フィルタ上で雪や氷を取るタイプのものが好適である。尚、当該除湿手段１１２上に付着した雪や氷は、例えば、定期的（例えば、１分間に数回）に加温（例えば、第一タービン１０３からの高温空気、第一熱交換器１０５で熱交換された高温空気Ｂ等を、一時的に切替えたり部分的に誘導する等して吹き付ける）することにより除去可能である。尚、当該除湿手段１１２は、第二タービン１０６からの空気が氷点下に達しない場合には、例えば除湿ロータを用いる。また、水分が発生しないとかそれ程問題にならない等の場合には、除湿手段は必ずしも用いなくてもよい。
【００３５】
更に、第二タービン１０６から放出された超低温空気の温度を上昇させるために、図１に示すように、第二タービン１０６又は除湿器１１２の下流に、冷気温度調整手段１０９を更に備えていてもよい。ここで、冷気温度調整手段１０９は、第二タービン１０６からの出口空気（常圧の超低温空気）を導入すると共に外部空気（図中のＣ）を取り込み、これら超低温空気と外部空気を混合することにより、冷房として使用可能な温度に調整し、当該適度な温度の冷気を出口より排出する。この際、冷気温度調整手段１０９は、連続的又は段階的に、前記出口空気と外部空気との混合比を変更可能であることが好適である。このような構成をとることにより、単に混合比を変更するだけで、容易に温度調節が可能となる。具体的には、例えば、夏季の炎天下に冷却対象空間（例えばビル）に入る際、当該空間内の空気が冷たくなるのに相当の時間を要していたが、本最良形態によると、例えば、当初は第二タービンからの超低温空気の量を多くして急速に当該空間を冷却し、ある程度温度が低下した段階で、超低温空気に対する外部空気の混合量を増加させ、通常温度の冷気を放出させる構成を採ることが可能である。このように、従来のように消費電力を変更する手段を講じなくても、超低温空気と外部空気との混合比を変更するという極めて簡単な構成を採るだけで、環境に即した温度調整が可能となる。尚、例えば、第二タービン１０６からの超低温空気を直接利用する場合（例えば、冷凍車の冷凍用空気）や、第二タービン１０６からの空気の温度が直接冷却対象空間内に導入しても差し支えない温度である場合等には、当該冷気温度調整手段１０９は必ずしも用いなくてもよい。
【００３６】
このように、第一最良形態の最大の特徴は、コンプレッサ１０１からの出口空気（圧縮空気）の一部を冷却用として用いた点にある。即ち、第一最良形態では、コンプレッサ１０１からの出口空気（圧縮空気）のすべてをタービンの発電用として利用するのではなく、当該出口空気の一部を、熱交換を行うことにより冷却した後、前記タービンの系におけるタービンとは異なるタービンを利用することにより、超低温の空気を得ることができる。このように、タービンで発電してから当該電気エネルギを利用して冷媒（例えばフロン）を冷却するよりも、圧縮空気の一部を利用して熱サイクルの原理に基づき当該空気の温度を直接低下させる方が、遥かに高いエネルギ効率を達成することができる。更には、フロンを全く使用しなくて済むので、環境適合性にも優れている。尚、第一最良形態の付加的特徴としては、第二タービン１０６が、第一タービン１０３・コンプレッサ１０１・第一モータ発電機１０４と同じ単一の第一シャフト１０７に接続されている点である。これにより、第二タービン１０６で発生した機械エネルギをコンプレッサ１０１に伝達させることができると共に、当該機械エネルギを第一モータ発電機１０４で電気エネルギに変換させることが可能となる。
【００３７】
次に、図２を参照しながら、第二最良形態（二軸方式）に係るコジェネレーションシステムを説明する。尚、大部分が第一最良形態と同一であるので、以下では相違点のみ詳述する。
【００３８】
まず、本最良形態に係る第二タービン２０６は、第一最良形態とは異なり、第一タービン２０３・コンプレッサ２０１・第一モータ発電機２０４と同じ単一の第一シャフト２０７に接続されてはおらず、その代わりに、第二モータ発電機２２０と同じ単一の第二シャフト２２１と接続している。そして、第二モータ発電機２２０は、第一モータ発電機２０４と同様に、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２２を介し、蓄電池２２４に蓄えられる。このような構成を採ることにより、それぞれのタービンの最適回転数を容易に実現することが可能になる結果、効率向上を達成することができる。また、第二タービン２０６の回転数（圧力比）を変更可能なように構成してもよく、この場合には、第二タービン２０６からの空気の温度も変更可能である（この場合には、外気と混合させなくても済む）。
【００３９】
尚、第一最良形態及び第二最良形態において、第一タービンからの出口空気やコンプレッサからの圧縮空気といった高温空気を暖房に利用してもよい（例えば、これらの空気を部分的に用いたり、或いは、切替式にする）。この場合、そのままでは温度が高すぎるときには、外気等と混合することにより冷却し、当該混合空気を対象空間に導入するように構成してもよい。
【００４０】
ここで、図３は、第一最良形態に係るコジェネレーションシステムにおける、各構成要素における各種パラメータ値の一例を示したものである。まず、コンプレッサ１０１からの出口空気（１０５℃の圧縮空気）の５０％を第二熱交換器１０２に導入する一方、５０％を第一熱交換器１０５に導入する。そして、第一熱交換器１０５において、１０５℃の高温圧縮空気が、２５℃の室内空気で冷却される。そして、当該圧縮空気（４０℃）は第二タービン１０６に導入され、第二タービン１０６でエネルギを奪われる結果、当該タービン１０６の出口から冷却空気（−１０℃）が排出される。そして、冷気温度調整手段１０９で当該冷却空気が外気と混合される結果、１５℃の空気を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、第一最良形態（単軸方式）に係るコジェネレーションシステムの概要図である。
【図２】図２は、第二最良形態（二軸方式）に係るコジェネレーションシステムの概要図である。
【図３】図３は、第一最良形態（二軸方式）に係るコジェネレーションシステムを利用した場合の、各構成要素における各種パラメータ値の一例である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一空気を導入すると共に、当該第一空気を圧縮するためのコンプレッサと、
前記コンプレッサからの第一空気を少なくとも二つに分配する分配手段と、
前記分配手段により分配された一方の第一空気を導入すると共に、当該第一空気を燃料ガスと混合して燃焼させるための燃焼器と、
前記燃焼器からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて機械的エネルギを得る第一タービンと、
前記第一タービンにより発生した機械的エネルギを電気エネルギに変換するための第一発電機と、
前記分配手段により分配された他方の第一空気を冷却するための第一熱交換器と、
前記第一熱交換器からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて当該第一空気を冷却する第二タービンと
を有する、空気冷却・発電システム。
【請求項２】
前記燃焼器より上流に配置されていると共に、前記分配手段により分配された一方の第一空気を、前記第一タービンからの第一空気と熱交換させるための第二熱交換器を更に有する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
バイオマスを燃料ガス化するガス化手段を更に有する、請求項１又は２記載のシステム。
【請求項４】
前記第二タービンは、第一シャフトを介して、前記コンプレッサと前記第一タービンと前記第一発電機と連結している、請求項１〜３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５】
前記第二タービンは、前記コンプレッサと前記第一タービンと前記第一発電機とが接続している第一シャフトとは異なる第二シャフトを介して、前記第一発電機とは異なる第二発電機と連結している、請求項１〜３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項６】
前記第一発電機は、前記コンプレッサを駆動する機能を有するモータ発電機である、請求項１〜５のいずれか一項記載のシステム。
【請求項７】
前記第一熱交換器は、第一空気を冷却するために、第一空気と熱交換させるための第二空気を導入する、請求項１〜６のいずれか一項記載のシステム。
【請求項８】
前記第二空気は、冷却対象空間内の空気である、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記コンプレッサに導入される前記第一空気として、冷却対象空間内の空気又は冷却対象空間外の空気に切替可能な第一空気源変更手段を更に備えている、請求項１〜８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１０】
前記第二タービンからの第一空気内の水分を除去するための除湿手段を更に備えている、請求項１〜９のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１１】
前記第二タービン又は前記除湿手段からの第一空気と、当該第一空気を加温するための第三空気とを混合する、冷気温度調整手段を更に備えている、請求項１〜１０のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１２】
前記冷気温度調整手段は、連続的又は段階的に、前記第一空気と前記第三空気との混合比を変更可能である、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記分配手段は、前記第一空気の分配比を変更可能な分配比変更手段を更に有する、請求項１〜１２のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１】
第一空気を導入すると共に、当該第一空気を圧縮するためのコンプレッサと、
前記コンプレッサからの第一空気を少なくとも二つに分配する分配手段と、
前記分配手段により分配された一方の第一空気を導入すると共に、当該第一空気を燃料ガスと混合して燃焼させるための燃焼器と、
前記燃焼器からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて機械的エネルギを得る第一タービンと、
前記第一タービンにより発生した機械的エネルギを電気エネルギに変換するための第一発電機と、
前記分配手段により分配された他方の第一空気を冷却するための第一熱交換器と、
前記第一熱交換器からの第一空気を導入すると共に、当該第一空気を膨張させて当該第一空気を冷却する第二タービンと
を有する、空気冷却・発電システム。
【請求項２】
前記燃焼器より上流に配置されていると共に、前記分配手段により分配された一方の第一空気を、前記第一タービンからの第一空気と熱交換させるための第二熱交換器を更に有する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
バイオマスを燃料ガス化するガス化手段を更に有する、請求項１又は２記載のシステム。
【請求項４】
前記第二タービンは、第一シャフトを介して、前記コンプレッサと前記第一タービンと前記第一発電機と連結している、請求項１〜３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項５】
前記第二タービンは、前記コンプレッサと前記第一タービンと前記第一発電機とが接続している第一シャフトとは異なる第二シャフトを介して、前記第一発電機とは異なる第二発電機と連結している、請求項１〜３のいずれか一項記載のシステム。
【請求項６】
前記第一発電機は、前記コンプレッサを駆動する機能を有するモータ発電機である、請求項１〜５のいずれか一項記載のシステム。
【請求項７】
前記第一熱交換器は、第一空気を冷却するために、第一空気と熱交換させるための第二空気を導入する、請求項１〜６のいずれか一項記載のシステム。
【請求項８】
前記第二空気は、冷却対象空間内の空気である、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記コンプレッサに導入される前記第一空気として、冷却対象空間内の空気又は冷却対象空間外の空気に切替可能な第一空気源変更手段を更に備えている、請求項１〜８のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１０】
前記第二タービンからの第一空気内の水分を除去するための除湿手段を更に備えている、請求項１〜９のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１１】
前記第二タービン又は前記除湿手段からの第一空気と、当該第一空気を加温するための第三空気とを混合する、冷気温度調整手段を更に備えている、請求項１〜１０のいずれか一項記載のシステム。
【請求項１２】
前記冷気温度調整手段は、連続的又は段階的に、前記第一空気と前記第三空気との混合比を変更可能である、請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記分配手段は、前記第一空気の分配比を変更可能な分配比変更手段を更に有する、請求項１〜１２のいずれか一項記載のシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−６３９４５（Ｐ２００８−６３９４５Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３９３６５（Ｐ２００６−２３９３６５）
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（５０３４５２９３７）株式会社アースシップ (8)
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月４日（２００６．９．４）
【出願人】（５０３４５２９３７）株式会社アースシップ (8)
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