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CN102597459B - 燃气轮机系统 - Google Patents

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CN102597459B CN201180003354.6A CN201180003354A CN102597459B CN 102597459 B CN102597459 B CN 102597459B CN 201180003354 A CN201180003354 A CN 201180003354A CN 102597459 B CN102597459 B CN 102597459B
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Abstract

本发明提供一种燃气轮机系统。燃气轮机系统(1A)具备燃气轮机装置(2)和冷却流体生成装置(5)。燃气轮机装置(2)包括通过第一轴(22)相互连结的第一压缩机(21)及第一膨胀涡轮(23)、燃烧器(26)、燃料罐(30)。积存在燃料罐(30)中的燃料穿过燃料循环路(31)进行循环。从燃气轮机装置(2)抽出由第一压缩机(21)升压后的工作流体。冷却流体生成装置(5)包括：通过在燃料循环路(31)中流动的燃料对从燃气轮机装置(2)抽出的工作流体进行冷却的冷却器(55)；使从冷却器(55)流出的工作流体膨胀的第二膨胀涡轮(53)。

Description

燃气轮机系统
技术领域
本发明涉及使用了燃气轮机装置的燃气轮机系统。
背景技术
目前，作为使用了燃气轮机装置的燃气轮机系统，已知有利用通过燃气轮机装置进行发电时的废热来生成温水等的热电联供系统。近年来，还提出一种不进行发电而使用燃气轮机装置来直接生成热水及冷气的燃气轮机系统。例如，在专利文献1中公开了图6所示那样的燃气轮机系统100。
该燃气轮机系统100具备通过轴相互连结的第一压缩机101及第一膨胀涡轮102、燃烧器103、再生换热器104、热水用换热器123作为构成燃气轮机装置的设备。第一压缩机101对从大气中取入的空气进行压缩。从第一压缩机101喷出的空气在穿过了再生换热器104后，向燃烧器103流入。在燃烧器103中，喷射燃料而进行燃烧。在燃烧器103中产生的燃烧气体在再生换热器104中对向燃烧器103流入之前的空气加热之后，向第一膨胀涡轮102流入，并在此膨胀。第一膨胀涡轮102从膨胀的燃烧气体取出动力作为旋转力矩，对第一压缩机101进行驱动。从第一膨胀涡轮102喷出的燃烧气体在热水用换热器123中被利用作为生成热水的热源，然后向大气中排出。
在燃气轮机系统100中，由于燃气轮机装置不具有发电机，因此为了使燃气轮机装置起动，而设有在起动时向燃烧器103供给压缩空气的往复式压缩机105。
而且，在燃气轮机系统100中采用了如下的结构：从燃气轮机装置抽出由第一压缩机101压缩后的空气，使该抽出的空气(所谓的抽气)温度下降来生成冷气。具体而言，设有利用冷水对从燃气轮机装置抽出的空气进行冷却的第一换热器121、对从第一换热器121流出的空气进行压缩的第二压缩机111、利用冷水对从第二压缩机111喷出的空气进行冷却的第 二换热器122、使从第二换热器122流出的空气膨胀的第二膨胀涡轮112。第二膨胀涡轮112通过轴与第二压缩机111连结，从膨胀的空气取出动力作为旋转力矩，对第二压缩机111进行驱动。而且，在第二换热器122与第二膨胀涡轮112之间设有将水分从空气分离的水分离器113。在第一换热器121及第二换热器122中对空气进行冷却而被加热的水向燃气轮机装置的热水用换热器123供给。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本专利第4324716号公报
其中，由于在专利文献1所公开的燃气轮机系统100中生成冷气，因此考虑将燃气轮机系统100搭载于机动车等车辆，利用由燃气轮机系统100生成的冷气来进行例如车辆的制冷。然而，专利文献1所公开的燃气轮机系统100是以设置于富含冷水的环境为前提而开发的，在向车辆搭载时，另行需要保持冷水的设备，不适合向追求小型轻量性的车辆搭载。
发明内容
本发明鉴于此种情况而提出，其目的在于提供一种适合于向车辆搭载的燃气轮机系统。
为了解决上述课题，本发明提供一种燃气轮机系统，其具备：燃气轮机装置，其包括对工作流体进行压缩的第一压缩机、将燃料喷射到从所述第一压缩机喷出的工作流体中而使其燃烧的燃烧器、通过第一轴而与所述第一压缩机连结且使所述燃烧器中产生的燃烧气体膨胀的第一膨胀涡轮、以及积存向所述燃烧器供给的燃料的燃料罐；燃料循环路，其使积存于所述燃料罐的燃料循环；冷却流体生成装置，其包括通过在所述燃料循环路中流动的燃料对从所述燃气轮机装置抽出的由所述第一压缩机升压后的工作流体进行冷却的冷却器、以及使从所述冷却器流出的工作流体膨胀的第二膨胀涡轮。
【发明效果】
根据上述的结构，通过利用燃料对工作流体进行冷却，由此能够形成为不需要工作流体以外的输入的系统。因此，根据本发明，能够实现适合 于向车辆搭载的燃气轮机系统。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的燃气轮机系统的结构图。
图2是变形例的燃气轮机系统的结构图。
图3是本发明的第二实施方式的燃气轮机系统的结构图。
图4是变形例的燃气轮机系统的结构图。
图5是另一变形例的燃气轮机系统的结构图。
图6是以往的燃气轮机系统的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明本发明的实施方式。
(第一实施方式)
图1表示本发明的第一实施方式的燃气轮机系统1A。该燃气轮机系统1A搭载于车辆(未图示)，具备燃气轮机装置2、冷却流体生成装置5、空调单元6、兼用作消音器的换热器7。在本实施方式中，使用空气作为燃气轮机装置2及冷却流体生成装置5的工作流体，将由冷却流体生成装置5生成的冷气直接利用于空气调节。
燃气轮机装置2包括通过第一轴22相互连结的第一压缩机21及第一膨胀涡轮23、燃烧器26、再生换热器27。在本实施方式中，从提高燃气轮机装置2的热效率的观点出发，设置了再生换热器27，但也可以不设置再生换热器27。而且，燃气轮机装置2包括与第一轴22连结的发电机24、与发电机24连接的包括逆变器等的控制电路25、积存向燃烧器26供给的燃料的燃料罐30。
第一压缩机21将从大气中取入的空气吸入并进行压缩。发电机24在起动时被用作电动机，通过使第一轴22旋转来驱动第一压缩机21。从第一压缩机21喷出的高压的空气向再生换热器27流入，在此被后述的燃烧气体加热而温度再次上升，然后向燃烧器26流入。
在燃烧器26中，从燃料罐30经由后述的燃料循环路31将燃料喷射到高压的空气中，而形成混合气。喷射到燃烧器26内的燃料由未图示的火花电极点火而燃烧。由此，混合气在大致维持压力的状态下成为高温的燃烧气体。
由燃烧器26产生的燃烧气体向第一膨胀涡轮23流入，在此膨胀而使压力减少至大气压左右。第一膨胀涡轮23从膨胀的燃烧气体取出动力作为旋转力矩，对第一压缩机21进行驱动，并将剩余动力给予发电机24。由此，发电机24进行发电。从第一膨胀涡轮23喷出的燃烧气体向再生换热器27流入。在再生换热器27中，在燃烧气体与向燃烧器26流入之前的高压的空气之间进行换热，燃烧气体的温度下降。从再生换热器27流出的燃烧气体向换热器7流入，在此被后述的调整空气冷却而温度进一步下降，然后向大气中排出。
使积存于燃料罐30的燃料循环且设有压力输送泵31a的燃料循环路31的两端与燃料罐30连接。在本实施方式中，在燃料罐30中积存有液体燃料。但是，也可以在燃料罐30中积存气体燃料。在使用液体燃料时，具有能够减小燃料罐30的容积的优点，在使用气体燃料时，具有能够使向燃烧器26喷射燃料的燃料喷射机构等简易的优点。作为液体燃料，可以使用汽油或柴油(尤其是第二代生物柴油)等目前使用的从石油得来的现有燃料，但优选甲醇、乙醇等醇燃料、或含有醇燃料的醇系混合燃料。作为气体燃料，可以使用例如CNG(Compressed Natural Gas)、丙烷(LPG：Liquefied Petroleum Gas)、MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)、氢等。
上述的液体燃料以及气体燃料的燃料种类物性如表1所示。(引用自American PetroleumInstitute(API)，Alcohols and Ethers，Publication No.4261，3rd ed.(Washington，DC，June 2001)，Table 2.及Petroleum Product Surveys：Motor Gasoline，Summer 1986，Winter 1986/1987.National Institute for Petroleum and Energy Research.及American Petroleum Institute(API)，Alcohols and Ethers，Publication No.4261，3rd ed.(Washington，DC，June 2001)，Table B-1.。而且，在引用时，将ft/lb单位系统换算成SI单位系统。)
[表1]
燃料循环路31用于在燃气轮机装置2的外侧形成供燃料流动的路径，途经冷却流体生成装置5。燃料罐30内的燃料的温度通常与大气温度为相同程度。并且，该燃料在冷却流体生成装置5中被使用作为夺取热量的热介质。因此，在燃料循环路31设有对在该燃料循环路31中流动的燃料进行冷却的燃料冷却器32来作为防止燃料的过热的机构。本实施方式的燃料冷却器32具有利用因车辆的行驶而产生的风W对燃料进行冷却的结构。燃料冷却器32优选固定设置在燃料罐30的紧邻的下游侧或压力输送泵31a的紧邻的下游侧、即风W容易导入的部位。需要说明的是，根据燃料罐30的容量的不同而存在省略燃料冷却器32的可能。
在本实施方式中，燃料循环路31也途经控制电路25及发电机24。因此，控制电路25及发电机24也由在燃料循环路31中流动的燃料来冷却。需要说明的是，燃料冷却器32优选如图例那样配置在发电机24及控制电路25的上游侧。
冷却流体生成装置5包括通过第二轴52相互连结的第二压缩机51及第二膨胀涡轮53、冷却器55、水分离器56。而且，冷却流体生成装置5包括与第二轴52连结的发电机54。
用于将由第一压缩机21升压后的空气从燃气轮机装置2抽出的抽气路4的一端与第二压缩机51连接。在本实施方式中，抽气路4的另一端连接在第一压缩机21的中间压力位置，由第一压缩机21进行的压缩中途的空气穿过抽气路4向第二压缩机51供给。
在抽气路4设有流量调整阀41。在穿过抽气路4而从燃气轮机装置2抽出的由第一压缩机21升压后的空气(以下，也简称为“抽气”)的温度成为根据第二压缩机51的压力比所确定的规定的温度时，该流量调整阀 41打开。
第二压缩机51将抽气吸入并进行压缩。发电机54在起动时被用作电动机，通过使第二轴52旋转来驱动第二压缩机51。从第二压缩机51喷出的高压的空气向冷却器55流入。在冷却器55中，高压的空气与在燃料循环路31中流动的燃料之间进行换热，通过燃料将高压的空气冷却。
从冷却器55流出的高压的空气向第二膨胀涡轮53流入，在此膨胀而使压力减少至大气压左右。通过在该第二膨胀涡轮53处的膨胀，而生成冷气(冷却流体)。第二膨胀涡轮53从膨胀的空气取出动力作为旋转力矩，对第二压缩机51进行驱动，并将剩余动力给予发电机54。由此，发电机54进行发电。需要说明的是，在因工作条件的不同而没有剩余动力的情况下，可以将发电机54仅用作电动机。从第二膨胀涡轮53喷出的空气在穿过水分离器56之后，向空调单元6输送。水分离器56将水分与从第二膨胀涡轮53喷出的空气分离。
空调单元6包括：经由水分离器56而与第二膨胀涡轮53连接的混合器62；用于从大气中取入空气向混合器62供给的鼓风机61。从第二膨胀涡轮53喷出的空气在混合器62中与从鼓风机61供给的空气混合，被调整成所期望的温度，并将该调整空气向换热器7输送。其中，在制冷时，也可以将利用空调单元6调整成与空气调节要求温度对应的温度后的调整空气不经由换热器7而直接向未图示的车室内供给。
换热器7在从混合器62流出的调整空气与上述的从再生换热器27流出的燃烧气体之间进行换热，由此，将从混合器62流出的调整空气加热成适合于空气调节的温度。然后，由换热器7加热后的空气向未图示的车室内供给。
如此，在本实施方式中，通过空调单元6的混合器62和换热器7，来构成对从第二膨胀涡轮53喷出的空气的温度进行调整的温度调整机构。
从燃料侧观察上述的燃气轮机系统1A的动作时，在压力输送泵31a的作用下，比在燃烧器26中燃烧所需的流量足够大的流量的燃料在燃料循环路31中流动。而且，根据控制电路25、发电机24及冷却器55所需的冷却热量来确定在燃料循环路31中流动的燃料的流量，以使燃料的温度上升成为适度的值。在燃料循环路31中流动的燃料在从燃料罐30向冷 却器55输送的中途被控制电路25及发电机24加热，进而被冷却器55加热，然后向燃料罐30返回。需要说明的是，在燃料循环路31中流动的燃料的一部分在从冷却器55向燃料罐30返回的中途向燃烧器26供给。
在本实施方式中，由于在燃料循环路31中流动的燃料的一部分向燃烧器26供给，因此压力输送泵31a使燃料升压至能够喷射的压力。但是，也可以在从燃料循环路31向燃烧器26引导燃料的流路上设置喷射泵，来减小通过压力输送泵31a升压的压力。
燃烧器26中的燃料的燃烧在燃料与空气的混合气达到适于燃烧的温度后产生。在本实施方式中，将由控制电路25、发电机24及冷却器55加热后的燃料向燃烧器26供给，因此，在燃烧器26中将混合气加热至适当的温度所需的热量能够减少与上述加热引起的温度上升量相应的热量。
接下来，作为一例，表示使用乙醇作为燃料时的动作点。前提条件是，大气温度为15℃，大气压为0.103MPa，乙醇的燃料种类物性使用表1所示的值。
燃料蕴藏有化学能，但该能量无法直接利用。因此，通过使燃料燃烧而将化学能转换成热能，并有效地利用该热能。
使置于一定状态(例如，1气压，25℃)下的单位量(1kg、1m3、1L)的燃料在必要充分的干燥空气量中完全燃烧，将该燃烧气体冷却至原来的温度(这种情况下为25℃)时计测的热量称为发热量。
包含燃烧气体中的生成水蒸气发生冷凝时得到的冷凝潜热在内的发热量称为高位发热量，保持水蒸气的状态而不包含冷凝潜热的发热量称为低位发热量。低位发热量是从利用热量计所测定的高位发热量减去水蒸气的冷凝潜热得到的值，根据下面的(式1)算出。以下说明的燃气轮机装置2的发电机侧的热效率是根据除了水蒸气的冷凝潜热之外的低位发热量所计算出的值。
低位发热量＝高位发热量-水蒸气的冷凝潜热×水蒸气量…(式1)
关于燃气轮机装置2，第一压缩机21出口温度约为190℃，再生换热器27一次侧出口温度约为810℃，燃烧器26出口温度约为1200℃，第一膨胀涡轮23出口温度约为910℃，再生换热器27二次侧出口温度约为340℃。在第一膨胀涡轮23中，压力从约0.38MPa下降至约0.11MPa时， 发电量为18kW。
关于冷却流体生成装置5，抽气温度约为100℃，第二压缩机51出口温度约为160℃，冷却器55出口温度约为65℃，第二膨胀涡轮53出口温度约为3.0℃。在第二膨胀涡轮53中，压力从约0.33MPa下降至约0.12MPa时，发电量为1.6kW。
关于燃料，以0.4MPa压力输送，冷却器55入口温度约为25℃，冷却器55出口温度约为32℃。
上述示出了使用乙醇作为液体燃料时的动作点的计算结果，但可以变更为其它燃料。
通常，燃气轮机系统以要求输出(发电机24的发电量)相等的方式设计。这种情况下，通过以燃气轮机装置2的发热量与使用乙醇的情况相同的方式控制燃料向燃烧器26的供给流量，由此来维持发电机24的发电量。作为一例，在将燃料从乙醇变更为柴油(C25)时，根据表1的低位发热量进行换算，以燃料供给量成为使用乙醇的情况下的0.70倍的方式进行控制即可。
如上所述，以每单位时间的向燃气轮机装置2供给的燃料的发热量相等的方式进行设定，且以向燃气轮机装置2吸入的大气吸入量相同的方式进行设定，由此能够维持发电机24的发电量和向冷却流体生成装置5的抽气的温度。
利用向冷却流体生成装置5内循环的燃料流量来控制传热率，由此能够进行冷却流体生成装置5中的抽气冷却的温度控制。
接下来，基于上述研究结果，对构成电动机动车以及保冷车(中温：-5～5℃)的各要素所要求的能力举例进行研究。需要说明的是，使用乙醇作为燃料。
(设计例1：电动机动车)
制冷空气调节能力：吹出量350m3/h，4500W
供暖空气调节能力：吹出量450m3/h，5000W
发电机额定输出：15kW
在设计例1中，以电动机动车(相当于1500～2000cc级的乘用车)的二次电池搭载量为16kWh，且对该二次电池充电1小时左右为条件，发电 机额定输出为15kW。而且，作为空气调节能力，制冷时吹出空气量为350m3/h，制冷能力为4500W，加热时吹出空气量为450m3/h，加热能力为5000W。
这种情况下，燃气轮机装置2的工作流体流量(第一压缩机21吸入流量)最小为0.135kg/sec。
另外，将上述结果适用于总排气量为3000cc的卡车时，发电机额定输出约为2倍即30kW，燃气轮机装置2的工作流体流量(第一压缩机21吸入流量)最小为0.27kg/sec。
根据上述研究结果可知，能够将本实施方式的燃气轮机系统1A适用于电动机动车。
(设计例2：中温用的保冷车)
制冷能力：0℃，3000W
发电机额定输出：30kW
在设计例2中，研究向保冷车的保冷库的空气调节的适用。保冷车与如上所述的设计例1中列举出的乘用车相比，空气调节能力(制冷能力)小。这是因为，与乘用车相比，保冷库的隔热性良好，没有窗户因而没有日照量的影响。
设定保冷车相当于总排气量为3000cc的卡车时，从装载能力考虑，可以预想到行驶条件比乘用车艰难且电力消耗增大的情况，因此发电输出也需要增大。这种情况下，通过使发电机额定输出为30kW，并使燃气轮机装置2的工作流体流量(第一压缩机21吸入流量)为0.27kg/sec，由此能够将本实施方式的燃气轮机系统1A适用于保冷车。
如以上说明所示，在本实施方式的燃气轮机系统1A中，使用燃料对从燃气轮机装置2抽出的抽气进行冷却，由此能够利用小型的系统来产生冷热。尤其是在本实施方式中，由于在燃气轮机装置2设有发电机24，并利用温度调整机构(混合器62及换热器7)来调整从第二膨胀涡轮53喷出的空气的温度，因此能够在发电的同时进行空气调节。因此，若将燃气轮机系统1A搭载于例如电动机动车，则能够实现向电池的充电和空气调节这双方。
其中，在电动机动车等中，为了进行有效的供暖，而提出了在使车室内的空气循环的同时进行加热的方案。可是，由于车室内的空气含有从乘客产生的水分，因此若在使空气循环的同时进行供暖，则窗户可能会模糊不清。针对于此，在本实施方式中，将由水分离器56除湿后的空气向车室内供给，因此即使在供暖时也能够防止窗户的模糊不清，从而能够确保驾驶员的视野。而且，如图2所示，在燃气轮机装置2设有用于将车室内的空气取入的流路20，从而能够使大气中的空气与车室内的空气混合而成的混合气向第一压缩机21吸入。若形成为这样的结构，则能够在对车室内的空气进行除湿的同时进行供暖。
另外，通过在图2的用于将车外的大气向第一压缩机21取入的流路上设置未图示的流量调整阀，并且在流路20上设置未图示的流量调整阀，由此能够调整从车外取入的大气的流量和从车室内取入的空气的流量。通过形成为上述结构，能够基于大气温度和车室内的温度或湿度来调整两个流量调整阀的开度，从而能迅速地进行车室内空气的除湿。
(第二实施方式)
接下来，参照图3，说明本发明的第二实施方式的燃气轮机系统1B。需要说明的是，在本实施方式中，对与第一实施方式相同的构成部分标注同一符号，并省略其说明。
在本实施方式中，在燃料罐30内积存液体燃料，在燃料循环路31上设有分支路34，该分支路34从冷却器55的上游侧分支而到达燃烧器26。具体而言，在燃料循环路31的比冷却器55靠上游侧的部位设置分配阀33，在该分配阀33连接分支路34的上游端。
本实施方式所使用的燃料优选在大气压下的沸点低且过热(super heat)时的蒸气压力高的燃料。具体而言，从燃气轮机装置2的热效率、第二压缩机51的压力比、及用于得到充分的燃料蒸气压力的必要过热温度的观点出发，优选甲醇、乙醇等醇燃料、或含有醇燃料的醇系混合燃料。但是，只要满足上述的选定条件的燃料即可，可以使用汽油、柴油等目前使用的从石油得来的现有燃料。然而，与从石油得来的现有燃料相比，醇燃料的蒸发热大，对抽气进行冷却的能力高，因此在本实施方式中特别优选醇燃料或醇系混合燃料。
另外，在冷却流体生成装置5中比冷却器55靠上游侧地设有气化器57，该气化器57利用从第二压缩机51喷出的空气使在分支路34中流动的燃料发生气化。
而且，在分支路34的比气化器57靠下游侧的部位依次设有蓄压器35和流量调整阀36。
接下来，说明燃气轮机系统1B的动作。燃气轮机装置2的动作与第一实施方式中说明的动作相同。
冷却流体生成装置5的动作除了如下的两点之外，与第一实施方式中说明的动作相同。第一点是，从第二压缩机51喷出的空气向气化器57流入，在此，通过与在分支路34中流动的燃料的换热而被冷却。第二点是，在抽气的温度达到基于第二压缩机51的压力比及燃料的蒸发温度所确定的规定的温度时将流量调整阀41打开。
在燃料循环路31中流动的燃料由分配阀33分配成穿过冷却器55向燃料罐30返回的循环侧和穿过气化器57向燃烧器26供给的燃烧侧。向燃烧侧分配的流量是与在燃烧器26中燃烧所需的流量相等或比其略多的程度。向循环侧分配的流量并未特别限制，可以为大流量。通过如此确定分配率，能使小流量的燃料迅速地气化，且将蒸气压力高压化至过热状态，并且实现蓄压器35所需容积的最小限度化。
向循环侧分配的燃料在由冷却器55加热之后向燃料罐30返回。另一方面，向燃料侧分配的燃料向气化器57流入。在气化器57中，燃料由于与从第二压缩机51喷出的高压的空气进行换热而发生气化，温度进一步上升而成为过热状态。换言之，燃料利用蒸发热，使从第二压缩机51喷出的高压的空气的温度下降。从气化器57流出的燃料暂时积存于蓄压器35中，根据流量调整阀36的设定，在燃料自身的蒸气压力的作用下克服燃烧器26内的压力而向燃烧器26内流入。
在一般的燃气轮机装置中，无论是液体燃料还是气体燃料，利用泵或压缩器使燃料升压至能够喷射的压力而向燃烧器供给。相对于此，在本实施方式的燃气轮机系统1B中，无需利用泵使燃料升压至能够喷射的压力，而利用燃料的气化就能够使燃料升压至能够喷射的压力。即，作为用于燃料喷射的压力源，在冷却流体生成装置5的气化器57中使用从空气放出的热量。通过形成为这样的结构，能够利用开闭阀等简单的设备来实施燃料喷射。
接下来，作为一例，示出使用乙醇(大气压下的沸点：78℃)作为燃料时的动作点。前提条件是，大气温度为15℃，大气压为0.103MPa，乙醇的燃料种类物性使用表1所示的值。
关于燃气轮机装置2，与第一实施方式相同。关于冷却流体生成装置5，除了气化器57出口温度约为120℃这点以外，与第一实施方式相同。
关于燃料，以0.4MPa压力输送，冷却器55及气化器57入口温度约为25℃，冷却器55出口温度约为26℃，气化器57出口温度约为120℃。分配率在循环侧约为99％，在燃烧侧约为1％。
需要说明的是，如上所述，在本实施方式的燃气轮机系统1B中，能得到与第一实施方式的燃气轮机系统1A同程度的输出，因此与在第一实施方式中说明的设计例1及设计例2同样地，当然能够适用于电动机动车或保冷车。
在本实施方式的燃气轮机系统1B中，利用燃料的潜热对从燃气轮机装置2抽出的抽气进行冷却，因此与第一实施方式中使用气体燃料这样的利用传热率低的气体对气体进行换热的情况相比，可以使用小型的换热器。
另外，由于能够在燃料罐30内积存液体燃料并同时将气化了的燃料向燃烧器26供给，因此能够得到可减小燃料罐30的容积的液体燃料的优点和简化向燃烧器26喷射燃料的燃料喷射机构等的气体燃料的优点这两者。而且，由于无需利用压力输送泵31a使燃料升压至能够向燃烧器26喷射的压力，因此与第一实施方式相比，能够减小压力输送泵31a动力。例如，使用乙醇作为燃料时，能够将在第一实施方式中需要100W左右的压力输送泵31a的动力减少至22.5W。
另外，即使在不利用燃气轮机装置2进行发电、即无需使燃料燃烧的情况下也需要空气调节时，只要将分配阀33的分配比形成为燃烧侧0％且循环侧100％，就能够使不必要的气化燃料的生成停止。
<变形例>
在所述第二实施方式中，抽气路4的另一端与第一压缩机21的中间压力位置连接。为了提高燃气轮机装置2的热效率，减少第一压缩机21的动力是有效的。为了实现上述目的，优选抽出第一压缩机21进行的压缩中途的空气来作为抽气。
另一方面，在冷却流体生成装置5中，为了使从第二膨胀涡轮53喷出的空气进一步低温化，优选从第二压缩机51喷出的空气的压力较高。因而，在与燃气轮机装置2的热效率相比更重视冷却流体生成装置5的冷气生成能力的情况下，可以抽出由第一压缩机21压缩结束后的空气作为抽气。具体而言，如图4所示，只要将抽气路4的另一端(上游端)与第一压缩机21和再生换热器27之间的流路连接即可。
另外，在所述第二实施方式中，考虑到燃料侧的传热率而在燃料循环路31设置燃料冷却器32。但是，在因燃料循环量多而在燃料罐30内燃料流速也大，且向燃料罐30附近取入因车辆的行驶而产生的风W的情况下，如图5所示，也可以将燃料冷却器32设置于燃料罐30，以便于对积存于燃料罐30的燃料进行冷却。
需要说明的是，图4及图5所示的变形例在第一实施方式中也能够适用。
(其他的实施方式)
上述实施方式的燃气轮机系统1A、1B利用混合器62及换热器7来调整从第二膨胀涡轮53喷出的空气的温度，但对从第二膨胀涡轮53喷出的空气的温度进行调整的温度调整机构并不局限于此。例如，温度调整机构也可以是在抽气路4设置旁通路来使抽气与从第二膨胀涡轮53喷出的空气混合的结构。
另外，也可以省略温度调整机构，而将从第二膨胀涡轮53喷出的空气直接利用于制冷等用途。或者，在未使用空气作为工作流体时，也可以使从第二膨胀涡轮53喷出的工作流体向各种用途的换热器流入。
在上述实施方式中，第二膨胀涡轮53通过第二轴52与第二压缩机51连结，但也可以将第二轴52分割，在第二压缩机51侧设置电动机，在第二膨胀涡轮53侧设置发电机，使第二压缩机51及第二膨胀涡轮53分别以适当的转速来旋转。
而且，在从燃气轮机装置2抽出的空气的压力足够高时，也可以省略第二压缩机51。但是，若存在第二压缩机51，则能够确保第二膨胀涡轮53中的膨胀比较高。
另外，在上述实施方式中，燃料冷却器32具有利用车辆的行驶所产生的风对燃料进行冷却的结构，但在未将燃气轮机系统1A、1B搭载于车辆的情况下，燃料冷却器32例如可以是风扇等。
上述实施方式的燃气轮机系统1A、1B除了燃料以外只要还有工作流体就能够产生冷热，因此能够小型化。所以，不仅适合于车辆的搭载，作为固定式也有用。并且，根据燃气轮机系统1A、1B的用途的不同，燃气轮机装置2也可以不具有发电机24。

Claims (14)

1.一种燃气轮机系统，其具备：
燃气轮机装置，其包括对工作流体进行压缩的第一压缩机、将燃料喷射到从所述第一压缩机喷出的工作流体中而使其燃烧的燃烧器、通过第一轴而与所述第一压缩机连结且使所述燃烧器中产生的燃烧气体膨胀的第一膨胀涡轮、以及积存向所述燃烧器供给的燃料的燃料罐；
燃料循环路，其使积存于所述燃料罐的燃料循环；
冷却流体生成装置，其包括通过在所述燃料循环路中流动的燃料对从所述燃气轮机装置抽出的由所述第一压缩机升压后的工作流体进行冷却的冷却器、以及使从所述冷却器流出的工作流体膨胀的第二膨胀涡轮，
所述冷却流体生成装置还包括第二压缩机，该第二压缩机在由所述第一压缩机升压后的工作流体向所述冷却器流入之前对该工作流体进行压缩。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其中，
在所述燃料罐积存液体燃料，
在所述燃料循环路设置从所述冷却器的上游侧分支而到达所述燃烧器的分支路，
所述冷却流体生成装置还包括气化器，该气化器利用从所述第二压缩机喷出的工作流体使在所述分支路中流动的燃料气化。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机系统，其中，
在所述分支路的比所述气化器靠下游侧的部位设有蓄压器。
4.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其中，
所述第二膨胀涡轮通过第二轴与所述第二压缩机连结。
5.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其中，
所述工作流体为空气，
所述燃气轮机系统还具备温度调整机构，该温度调整机构对从所述第二膨胀涡轮喷出的空气的温度进行调整。
6.根据权利要求5所述的燃气轮机系统，其中，
所述燃气轮机装置还包括再生换热器，该再生换热器在从所述第一膨胀涡轮喷出的燃烧气体与向所述燃烧器流入之前的空气之间进行换热，
所述温度调整机构包括：使从大气中取入的空气与从所述第二膨胀涡轮喷出的空气进行混合的混合器；在从所述混合器流出的空气与从所述再生换热器流出的燃烧气体之间进行换热的换热器。
7.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其中，
所述冷却流体生成装置还包括将水分与从所述第二膨胀涡轮喷出的工作流体分离的水分离器。
8.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其中，
还具备对积存在所述燃料罐中的燃料或在所述燃料循环路中流动的燃料进行冷却的燃料冷却器。
9.根据权利要求8所述的燃气轮机系统，其中，
所述燃气轮机系统搭载于车辆，
所述燃料冷却器利用所述车辆的行驶所产生的风对燃料进行冷却。
10.根据权利要求1所述的燃气轮机系统，其中，
所述燃气轮机装置还包括与所述第一轴连结的发电机。
11.根据权利要求10所述的燃气轮机系统，其中，
所述燃料循环路途经所述发电机。
12.一种燃气轮机系统，其具备：
燃气轮机装置，其包括对工作流体进行压缩的第一压缩机、将燃料喷射到从所述第一压缩机喷出的工作流体中而使其燃烧的燃烧器、通过第一轴而与所述第一压缩机连结且使所述燃烧器中产生的燃烧气体膨胀的第一膨胀涡轮、以及积存向所述燃烧器供给的燃料的燃料罐；
燃料循环路，其使积存于所述燃料罐的燃料循环；
冷却流体生成装置，其包括通过在所述燃料循环路中流动的燃料对从所述燃气轮机装置抽出的由所述第一压缩机升压后的工作流体进行冷却的冷却器、以及使从所述冷却器流出的工作流体膨胀的第二膨胀涡轮，
所述工作流体为空气，
所述燃气轮机系统还具备温度调整机构，该温度调整机构对从所述第二膨胀涡轮喷出的空气的温度进行调整，
所述燃气轮机装置还包括再生换热器，该再生换热器在从所述第一膨胀涡轮喷出的燃烧气体与向所述燃烧器流入之前的空气之间进行换热，
所述温度调整机构包括：使从大气中取入的空气与从所述第二膨胀涡轮喷出的空气进行混合的混合器；在从所述混合器流出的空气与从所述再生换热器流出的燃烧气体之间进行换热的换热器。
13.一种燃气轮机系统，其具备：
燃气轮机装置，其包括对工作流体进行压缩的第一压缩机、将燃料喷射到从所述第一压缩机喷出的工作流体中而使其燃烧的燃烧器、通过第一轴而与所述第一压缩机连结且使所述燃烧器中产生的燃烧气体膨胀的第一膨胀涡轮、以及积存向所述燃烧器供给的燃料的燃料罐；
燃料循环路，其使积存于所述燃料罐的燃料循环；
冷却流体生成装置，其包括通过在所述燃料循环路中流动的燃料对从所述燃气轮机装置抽出的由所述第一压缩机升压后的工作流体进行冷却的冷却器、以及使从所述冷却器流出的工作流体膨胀的第二膨胀涡轮，
所述冷却流体生成装置还包括将水分与从所述第二膨胀涡轮喷出的工作流体分离的水分离器。
14.一种燃气轮机系统，其具备：
燃气轮机装置，其包括对工作流体进行压缩的第一压缩机、将燃料喷射到从所述第一压缩机喷出的工作流体中而使其燃烧的燃烧器、通过第一轴而与所述第一压缩机连结且使所述燃烧器中产生的燃烧气体膨胀的第一膨胀涡轮、以及积存向所述燃烧器供给的燃料的燃料罐；
燃料循环路，其使积存于所述燃料罐的燃料循环；
冷却流体生成装置，其包括通过在所述燃料循环路中流动的燃料对从所述燃气轮机装置抽出的由所述第一压缩机升压后的工作流体进行冷却的冷却器、以及使从所述冷却器流出的工作流体膨胀的第二膨胀涡轮，
所述燃气轮机装置还包括与所述第一轴连结的发电机，
所述燃料循环路途经所述发电机。
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