CN102691538A - 动力产生装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

动力产生装置包括:令工作介质液蒸发的蒸发器；令工作介质蒸汽膨胀的膨胀机；令工作介质蒸汽冷凝的冷凝器；令工作介质循环的泵；串联地的连接蒸发器、膨胀机、冷凝器、泵的闭环状循环流路；设置于循环流路中冷凝器与泵之间的流路而检测工作介质压力的工作介质压力检测机构；设置于循环流路中冷凝器与泵之间的流路而检测工作介质温度的工作介质温度检测机构；从工作介质温度检测机构的检测值导出检测值的工作介质的饱和蒸汽压力的导出机构；根据由导出机构导出的饱和蒸汽压力和由工作介质压力检测机构检测到的工作介质的压力的压力差调节工作介质的循环量或者向冷凝器供给的冷却介质的供给量的调节控制机构。

Description

动力产生装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种利用工作介质的热循环而产生动力的动力产生装置、及其控制方法。

背景技术

日本特许第4557793号所公开的排热发电装置利用排热而产生动力，并利用该动力来驱动发电机。该排热发电装置的动力产生装置具有：回收排热而生成工作介质的高压工作介质蒸汽的蒸汽产生器、令该高压工作介质蒸汽膨胀的涡轮、令来自该涡轮的低压蒸汽冷凝的冷凝器、令工作介质循环的工作介质循环泵。这些设备由工作介质循环路连接，在蒸汽产生器与涡轮之间配置气液分离器。在该气液分离器中从工作介质液被分离出来的工作介质蒸汽被导入涡轮。

在上述动力产生装置中，需要配设令工作介质在循环流路内循环用的循环泵，被位于比该循环泵靠上游的位置的冷凝器冷凝了的液化了的工作介质被吸入该循环泵。循环泵起到将液化了的工作介质送出到位于下游的蒸汽产生器的作用。

对于循环泵，需要事先防止气蚀的产生的对策。气蚀是在流体机械中在该流体机械的内部流动的介质（液）的压力局部地达到饱和蒸汽压从而介质沸腾而产生小气泡的现象。在该气泡破开时，由于其冲击压而对流体机械的构成品产生所谓的锈蚀（侵蚀）。例如若流体机械为涡轮型流体机械，则作为其主要部件的叶轮（叶片）产生损伤。当在循环泵中产生气蚀时，为了维护循环泵，不得不停止发电装置的系统整体的运转。因而，用于事先防止在循环泵中产生气蚀的对策是十分重要的。

此外，如日本特开平10-103023号所公开的那样，公知利用设置于工作介质循环的循环回路中的涡轮驱动发电机的双工质发电装置。在该双工质发电装置中，在驱动发电机的动力产生装置中，在蒸发器以及冷凝器中分别设置液面计，在由该液面计测量到的工作流体液面有能够上升的裕量时，调整循环泵的输出使得工作流体液面上升，从而进行调整使得蒸发压力上升而涡轮输出不会下降。

在日本特许第4557793号公开的动力产生装置中，没有采取用于防止循环泵的气蚀的产生的对策，所以在循环泵中有可能产生气蚀。而且，在该动力产生装置中，在蒸汽产生器与涡轮之间配置有气液分离器，此外，设置有用于检测气液分离器内的分离液面的液面检测器，所以装置的构成复杂。

此外，在日本特开平10-103023号所公开的动力产生装置中，采用了利用液面计来测量蒸发器以及冷凝器的液面的构成，所以存在无法进行稳定的液面控制的问题。即，在蒸发器以及冷凝器中，工作介质以气液二相的状态流动，因此难以利用液面计测量气体与液体的界面。因此，无法进行稳定的液面控制。特别是在使用板式热交换器的情况下，为气液二相流的工作介质在狭窄的空间中流动，所以难以判别气体与液体的界面。

发明内容

因此，本发明鉴于上述现有技术而提出，其目的在于提供一种动力产生装置，避免构成的复杂化并且能够抑制令工作介质循环的泵中的气蚀的产生，或者能够不直接测量液面而抑制冷凝器内的工作流体的液量的变动。

为了实现上述目的，本发明为一种动力产生装置，包括：令工作介质液蒸发的蒸发器；令工作介质蒸汽膨胀的膨胀机；令工作介质蒸汽冷凝的冷凝器；令工作介质循环的泵；串联地的连接上述蒸发器、上述膨胀机、上述冷凝器以及上述泵的闭环状的循环流路；设置于上述循环流路中的上述冷凝器与上述泵之间的流路而检测工作介质的压力的工作介质压力检测机构；设置于上述循环流路中的上述冷凝器与上述泵之间的流路而检测工作介质的温度的工作介质温度检测机构；从上述工作介质温度检测机构的检测值导出上述检测值的工作介质的饱和蒸汽压力的导出机构；以及根据由上述导出机构导出的饱和蒸汽压力和由上述工作介质压力检测机构检测到的工作介质的压力的压力差而调节上述工作介质的循环量或者向上述冷凝器供给的冷却介质的供给量的调节控制机构。

在本发明中，根据从循环流路中的冷凝器与泵之间的流路中的工作介质的温度（即泵入口侧的工作介质的温度）导出的饱和蒸汽压力、由工作介质压力检测机构检测到的循环流路中冷凝器与泵之间的流路中的工作介质的压力（即泵入口侧的工作介质的压力）的压力差，调节工作介质的循环量或者向冷凝器供给的冷却介质的供给量。因而，能够将泵入口侧处的工作介质的压力维持为高于饱和蒸汽压力的状态，即便从该状态偏离，也能够在短时间内恢复该状态。因此，能够事先防止在泵中的气蚀，或者能够抑制气蚀的产生。而且，由于无需检测气液分离器内的液面，所以无需气液分离器以及液面检测器，能够避免构成复杂化。

或者，在本发明中，根据从循环流路中的冷凝器与泵之间的流路中的工作介质的温度（即冷凝器出口侧的工作介质的温度）导出的饱和蒸汽压力、和由工作介质压力检测机构检测到的循环流路中的冷凝器与泵之间的流路中的工作介质的压力（即冷凝器出口侧的工作介质的压力）的压力差来调节工作介质的循环量或者向冷凝器供给的冷却介质的供给量。在此，实际检测到的冷凝器出口压力与导出的饱和蒸汽压力的压力差能够看作与冷凝器内的液面高度对应的压力，所以能够通过与该压力差对应地调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量而抑制冷凝器内的液量的变动。因而，能够近似地令冷凝器内的液面高度稳定。

在此，上述调节控制机构也可以通过调节上述泵送出的工作介质的送出流量而调节上述工作介质的循环量。

另一方面，也可以回流流路以绕过上述泵的方式与上述循环流路连接，在上述回流流路中配设回流调节阀，该情况下，上述调节控制机构也可以控制上述回流调节阀而调节上述工作介质的循环量。

此外，上述调节控制机构也可以控制配设在上述冷却介质所流通的冷却流路中的流量调节阀而调节向上述冷凝器供给的冷却介质的供给量。

此外，在具有设置于上述循环流路中上述泵的下游侧的位置并且检测从上述泵向上述蒸发器送出的工作介质的压力的排出压力检测机构的情况下，也可以上述调节控制机构根据由上述排出压力检测机构检测到的上述工作介质的压力、或者根据由上述导出机构导出的饱和蒸汽压力与由上述工作介质压力检测机构检测到的工作介质的压力的压力差而调节上述工作介质的循环量。

进而，本发明为一种动力产生装置，包括：令工作介质液蒸发的蒸发器、令工作介质蒸汽膨胀的膨胀机、令工作介质蒸汽冷凝的冷凝器；令工作介质循环的泵；串联地连接上述蒸发器、上述膨胀机、上述冷凝器以及上述泵的闭环状的循环流路；设置于上述循环流路中上述泵的下游侧的位置并且检测从上述泵向上述蒸发器送出的工作介质的压力的排出压力检测机构；以及根据由上述排出压力检测机构检测到的上述工作介质的压力而调节上述工作介质的循环量的调节控制机构。

在上述构成中，利用排出压力检测机构检测从泵向蒸发器送出的工作介质的压力并根据该检测到的压力调节控制机构调节工作介质的循环量。因此，即便产生气蚀，也能够尽早地从该状态脱离。因此，能够抑制在泵中的气蚀的产生。而且，由于无需检测气液分离器内的液面，所以无需气液分离器以及液面检测器，能够避免构成复杂化。

本发明为一种动力产生装置的控制方法，所述动力产生装置具有串联地连接令工作介质蒸发的蒸发器、令工作介质蒸汽膨胀的膨胀机、令工作介质的蒸汽冷凝的冷凝器、令工作介质循环的循环泵的循环回路，所述控制方法包括下述工序：检测上述循环流路中上述冷凝器与上述泵之间的流路的工作介质的温度的温度检测工序；检测上述循环流路中上述冷凝器与上述泵之间的流路中的工作介质的压力的压力检测工序；从在上述温度检测工序中检测到的温度检测值导出该温度的工作介质的饱和蒸汽压力的导出工序；以及根据在上述压力检测工序中检测到的压力检测值与在上述导出工序中导出的饱和蒸汽压力的压力差而进行调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量的控制的调节控制工序。

在此，上述调节控制工序也可以进行调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量的控制而令上述压力差位于既定范围内。在此，上述既定范围设定为令在上述泵中不产生气蚀。

此外，上述调节控制工序也可以进行调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量的控制以便令从上述压力差算出的上述冷凝器的液面高度位于既定的范围内。在该方式中，从检测到的冷凝器的出口压力、从检测到的冷凝器的出口温度导出的冷凝器出口处的工作介质的饱和蒸汽压力的压力差算出冷凝器内的液面高度，调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量而令该算出的液面高度位于既定的范围内。因而，能够令算出的液面高度稳定。

此外，上述调节控制机构也可以进行调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量的控制而令上述压力差位于既定的范围内。在此，上述既定范围设定为令上述冷凝器内的液面高度稳定。由于能够将上述压力差看作与冷凝器内的液面高度对应的压力，所以在该方式下，也能够进行冷凝器内的近似的液面高度稳定的控制。

如以上的说明那样，根据本发明，在动力产生装置中，能够避免构成的复杂化并且能够抑制令工作介质循环的泵中的气蚀的产生，或者能够不直接测量液面地抑制冷凝器内的工作流体的流量的变动。

附图说明

图1是概要地表示本发明的第一实施方式的发电装置的构成的图。

图2是用于说明上述发电装置中调节泵的输出时的控制动作的流程图。

图3是用于说明上述发电装置的变形例中调节泵的输出时的控制动作的流程图。

图4是概要地表示本发明的第二实施方式的发电装置的构成的图。

图5是用于说明第二实施方式的发电装置中调节泵的输出时的控制动作的流程图。

图6是概要地表示本发明的第三实施方式的发电装置的图。

图7是用于说明在第三实施方式的发电装置中调节泵的输出时的控制动作的流程图。

图8是概要地表示本发明的第四实施方式的发电装置的构成的图。

图9是用于说明第四实施方式的发电装置中调节泵的输出时的控制动作的流程图。

图10是用于说明泵的排出压力的变动状态的图。

图11是用于说明第五实施方式的发电装置中调节泵的输出时的控制动作的流程图。

图12是表示存储于控制器的工作介质的温度与饱和蒸汽压力的相关关系的图。

图13是用于说明上述双工质发电装置的运转动作时的工作介质的状态的图。

图14是用于说明上述双工质发电装置的运转动作时的液面高度调节相关的控制动作的图。

图15是用于说明上述双工质发电装置的运转动作时的液面高度调节相关的控制动作的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明用于实施本发明的方式。

在第一~第七实施方式中，将本发明的动力产生装置应用于发电装置。

第一~第五实施方式是抑制令工作介质循环的泵中的气蚀的产生的实施方式。因而，设置于上述循环流路中的上述冷凝器与上述泵之间的流路而检测工作介质的压力的工作介质压力检测机构作为检测泵入口侧的工作介质的压力的机构而定位，设置于上述循环流路中的上述冷凝器与上述泵之间的流路而检测工作介质的温度的工作介质温度检测机构作为检测泵入口侧的工作介质的温度的机构而定位。

（第一实施方式）

图1表示本发明的第一实施方式的发电装置100的构成。该发电装置100由一个发电循环50构成。发电循环50具有设置有膨胀机1、冷凝器3、泵4、蒸发器5的闭环状的循环流路6。在该循环流路6中作为工作介质而封入氟利昂类的热介质（例如R245fa）。作为工作介质使用沸点低于水的热介质，本实施方式的发电装置100构成为双工质发电装置。

膨胀机1配置在循环流路6中蒸发器5的下游侧，通过令被蒸发器5蒸发了的工作介质（蒸汽）膨胀而从工作介质取出运动能。膨胀机1例如由螺杆膨胀机构成。螺杆膨胀机构成为在形成于膨胀机壳体内的转子室（未图示）中收纳阴阳一对的螺杆转子（未图示），利用通过循环流路6而从进气口1s供给来的工作介质的膨胀力而令螺杆转子旋转。而且，在转子室内膨胀而压力降低了的工作介质从排出口1d向循环流路6排气。

膨胀机1与发电机2连接，发电机2被膨胀机1驱动。发电机2为在发电机壳体的内部空间（未图示）中收纳固定件（未图示）以及旋转件（未图示）的构成。旋转件与膨胀机1的螺杆转子轴一体，伴随着螺杆转子的旋转而旋转，令固定件的线圈中产生电力。由该膨胀机1和该发电机2构成发电机构。

冷凝器3配置在循环流路6中膨胀机1的下游侧，从膨胀机1的排出口1d向循环流路6排出的工作介质被导入冷凝器3。在冷凝器3中，工作介质与在不同于循环流路6的另外系统的回路（冷却介质流路8）中流动的冷却水（冷却介质）进行热交换从而冷凝而变为液体。即，冷凝器3具有令冷却介质流动的通路和工作介质流动的通路，令冷却介质与工作介质之间进行热交换。

变为液体后的工作介质被泵4加压到既定的压力，被送出到蒸发器5。蒸发器5是用于令在循环流路6中流动的工作介质（液）蒸发而产生蒸汽的部件，例如利用在不同于循环流路6的另外系统的热介质流路7中流动的热介质（例如低压蒸汽）来加热工作介质。即，蒸发器5具有工作介质流动的通路和从外部的热源供给的热介质流动的通路，令该热介质与工作介质之间进行热交换。在蒸发器5中，与热介质热交换而气化后的工作介质变为饱和蒸汽（或者过热蒸汽）而被再次向膨胀机1供给。

对于经由热介质流路7而供给到蒸发器5的热介质（加热介质），除了从坑井（蒸汽井）取出的蒸汽、从工厂等排出的剩余的蒸汽等外，还可以推想从以太阳能为热源的聚光器、以生物物质及化石燃料作为热源的锅炉、其他的设备等产生的蒸汽等。另一方面，对于经由冷却介质流路8而供给到冷凝器3的冷却介质，可以推想由冷却塔制造的冷却水等。

泵4是为了令工作介质在循环流路6中循环而设置的部件，配置在循环流路6中冷凝器3的下游侧。即，泵4设置于循环流路6中连接冷凝器3与蒸发器5的配管，吸入冷凝器3侧的工作介质（液）而向蒸发器5侧排出。作为泵4，优选使用作为转子具有叶轮的离心泵、转子由一对齿轮构成的齿轮泵等。

发电装置100具有控制装置10。该控制装置10具有触摸面板等的输入、显示机构（未图示）。

在冷凝器3与泵4之间的循环流路6中，设置有作为检测泵4的入口侧的工作介质的压力Ps的工作介质压力检测机构的一例的压力传感器11、和作为检测泵4的入口侧的工作介质温度Ts的工作介质温度检测机构的一例的温度传感器12。与检测到的工作介质的压力Ps、温度Ts相当的信号被输入到控制装置10。

压力传感器11以及温度传感器12是用于检测泵4的入口侧的工作介质的压力、温度的传感器，所以优选在冷凝器3与泵4之间的循环流路6中设置在尽量接近泵4的入口的位置。

控制装置10具有ROM、RAM、CPU等，通过运行存储于ROM中的程序而实现既定的功能。控制装置10的功能包含导出机构21、调节控制机构23等。

导出机构21从温度传感器12的检测值导出泵4入口处的工作介质的饱和蒸汽压力。即，在控制装置10中存储有将工作介质的温度和饱和蒸汽压力相关联的信息平台及后述的关系式，导出机构21利用该平台及关系式而导出工作介质的饱和蒸汽压力。该平台或者关系式如例如图12所示，表示温度、饱和蒸汽压力的相关关系。

调节控制机构23从由导出机构21导出的饱和蒸汽压力和由压力传感器11检测到的工作介质的压力运算两者的差（压力差），与该导出到的压力差对应地调节泵4的输出。泵4接受来自控制装置10的控制信号，改变泵4的转子的转速，调节从泵4送出的工作介质的送出流量。

在此，参照图2说明调节泵4的输出（转速）时的发电装置100的控制动作。另外，对于发电装置100的主要的发电循环动作，已经利用其他的控制流在初始状态即步骤ST1进行了控制，泵4的转子的转速也利用另外的控制流而被调节为了目标的转速。

在步骤ST1中，将在控制装置10中保持的变量i设定为初始值0，此外将转速的调节量△r设定为初始值的△r0。

而且，利用压力传感器11检测泵4的入口侧的工作介质的压力Ps，利用温度传感器12检测泵4的入口侧的工作介质的温度Ts（步骤ST2）。

接着，在步骤ST3中，控制装置10从由温度传感器12检测到的温度Ts导出饱和蒸汽压Pth（Ts）。控制装置10中预先存储有关系式，控制装置10从该关系式和检测到的温度Ts导出饱和蒸汽压Pth（Ts）。另外，一般而言，饱和蒸汽压基于每种工作介质特定的饱和蒸汽压曲线和温度而唯一地确定，在此，该饱和蒸汽压利用相对于温度Ts的关系式导出。导出饱和蒸汽压Pth（Ts）的关系式例如如下所示。

接着，在步骤ST4中，判断Ps-Pth＞α是否成立。即，从事先防止气蚀的观点出发，基于作为泵4的特性的“NPSH”（Net Positive Suction Head）、即“NPSH-A”（有效吸入压头、Net Positive Suction Head Available）、和“NPSH-R”（必要有效吸入压头、Net Positive Suction Head Required）的差“NPSH-A”-“NPSH-R”，预先设定0以上的既定值α，在步骤ST4中，判断由压力传感器11检测到的检测压力Ps是否大于导出的饱和蒸汽压Pth+既定值α。

如果在该步骤ST4中的判断为YES，则移行到步骤ST5，重新将由控制装置10保持的变量i设定为初始值0，此外，将转速的调节量△r设定为初始值△r0，然后返回步骤ST2。

另一方面，如果在步骤ST4中的判断为NO，则向步骤ST6移行。在步骤ST6中，判断从当前的泵4的转速r减去既定的转速△r后的值是否大于0。即，判断即便接下来泵4的转速下降既定的转速△r后泵4是否还继续旋转。

当在步骤ST6中判断为YES时，向步骤ST7移行，判断变量i是否为初始值0。而且，当在步骤ST7中的判断为YES时，向步骤ST8移行。在步骤ST8中，泵4的转速r从当前值下降既定的转速△r。即，如果由压力传感器11检测到的压力Ps与导出的饱和蒸汽压Pth（Ts）的压力差为既定值α以下，则进行令泵4的转速下降既定转速的控制。由此，泵输出降低，从泵4送出的工作介质的循环量降低。如果工作介质的循环量减少，则通常泵4的入口侧的工作介质的压力Ps变得比当前低，另一方面，在冷凝器3中从工作介质带走热的比例增加，所以在泵4入口侧的工作介质的温度Ts也变得比当前低。与之相伴，导出的饱和蒸汽压Pth（Ts）降低。另外，通常饱和蒸汽压Pth（Ts）的减少程度比工作介质的压力Ps的减少的程度大。因此，通过进行步骤ST8，能够期待恢复Ps-Pth＞α的状态（在步骤ST4中的判断从NO变为YES）。另外，在进行步骤ST8后，利用步骤ST9将变量i增量（i加1），然后返回步骤ST2。

另外，在步骤ST8中，即便令由泵4送出的工作介质的循环量减少，其效果发挥也需要一定程度的时间，因而，设置上述的步骤ST7以及步骤ST9、进而设置后述的步骤ST10、步骤ST11，以便一旦在进行了步骤ST8后不马上再次进行步骤ST8。

即，当在步骤ST7中判断为NO时（即，意味着之前进行步骤ST9而i变为1以上，进而刚进行了步骤ST8），向步骤ST10移行，进行变量i与定量n的比较，判断是否i＜n。如果在步骤ST10中判断为YES（i＜n），则重新在步骤ST9中将变量i增量（i加1），之后返回步骤ST2。

如果在步骤ST10中判断为NO（即i≥n），则向步骤ST11移行，将i设定为初始值0，然后返回步骤ST2。从该状态，如果在步骤ST4中为NO（即Ps-Pth≤α）、在步骤ST6中为YES（即泵转速r-△r＞最低转速），则i保持初始值0，所以在步骤ST7中判断为YES，向步骤ST8移行，再次令泵4的转速r从当前值降低既定的转速△r。

另外，当在步骤ST6中判断为NO时，如果接着令泵4的转速下降既定的转速△r，则变为泵4不继续旋转的状态。因此，在步骤ST6中判断为NO时，向步骤ST13移行，借助控制装置10所具备的触摸面板等的输入、显示机构（未图示）发送表示该主旨的警报，或者停止该发电装置100自身的运转。

在上述构成的发电装置100中，即便泵入口侧的工作介质的压力Ps从比泵入口侧的工作介质的饱和蒸汽压力Pth高既定值α以上的状态偏离，也能够在短时间内恢复该状态。由此，能够提高恢复Ps-Pth＞α的状态（在步骤ST4中从判断为NO变为YES）的可能性、进而能够事先防止泵4中的气蚀的产生或者提高抑制气蚀的产生的效果。换言之，能够容易地保持Ps-Pth＞α的状态，能够抑制气蚀的产生。而且，由于不需要检测气液分离器内的液面，所以无需气液分离器以及液面检测器，能够避免构成的复杂化。

在此，图3表示第一实施方式的发电装置100的变形例的控制流。另外，该图3所示的控制流大部分与图2所示的控制流为相同部分，所以在此仅对不同部分进行说明。

在图3所示的控制流中，在步骤ST11之后增加了步骤ST13。在步骤ST13中，令在步骤ST8中令泵转速r减少时的该减少量的△r自身增加△r1。由此，能够令泵4的转速的减少程度慢慢变大。由此，能够进一步提高恢复Ps-Pth＞α的状态（在步骤ST4中从判断为NO变为YES）的可能性。因而，能够事先防止在泵4中的气蚀的产生，或者能够进一步提高抑制气蚀的产生的效果。

（实施方式2）

图4表示本发明的第二实施方式的发电装置101的构成。该图4所示的第二实施方式的发电装置101的构成与图1所示的本发明的第一实施方式的发电装置100的构成大致相同，所以在此仅对不同部分进行说明。

第二实施方式的发电装置100除了图1所示的发电装置100的构成外，还设置有回流流路13、和配置于该回流流路13中的回流调节阀14。

回流流路13连接泵4的上游侧的循环流路6和泵4的下游侧的循环流路6。即，回流流路13以绕过泵4的方式与循环流路6连接。

回流调节阀14是开度能够任意地调节的调节阀，利用从控制装置10输出的控制信号而调节开度。

调节控制机构23从由导出机构21导出的饱和蒸汽压力和由压力传感器11检测到的工作介质的压力运算两者的差（压力差），根据该导出的压力差，控制装置10输出上述控制信号。

图5表示第二实施方式的发电装置101的控制流中泵入口侧处的工作介质压力的调节相关的控制。该图5所示的控制流与图2所示的控制流大致相同，以下，仅说明与图2的控制流不同的部分。

在图5所示的控制流中，与图2所示的控制流中的步骤ST1、步骤ST5、步骤ST6以及步骤ST8不同，取代这些步骤而具有步骤ST1a、步骤ST5a、步骤ST6a以及步骤ST8a。

在步骤ST1a中，将由控制装置10保持的变量i设定为初始值0，此外将回流调节阀14的开度g的调节量△g设定为初始值△g0，并且令开度g为初始值g0。 在此，令开度g的初始值g0为0（零），在步骤ST1a中，回流调节阀14关闭。在步骤ST5a中也与步骤ST1a相同。

在步骤ST6a中，判断从当前的回流调节阀14的开度g增加既定的开度调节量△g后的值是否小于回流调节阀14的规格上的最大开度。即，在步骤ST6a中，判断是否能够接着令回流调节阀14的开度增加既定的开度△g。

在步骤ST8a中，令回流调节阀14的开度g从当下值增加既定的开度△g的量。由此，令从泵4的排出侧送出的工作介质的一部分向该泵4的吸入侧回流，结果，减少循环流路6的工作介质的循环量。利用该控制，也能够期待恢复Ps-Pth＞α的状态（在步骤ST4中的判断从NO变为YES）。

另外，如图5中虚线所示，也可以在步骤ST11后增加步骤ST13a。在步骤ST13a中，令在步骤ST8a中回流调节阀14的开度g增加时的该增加量的开度调节量△g自身增加△g1。由此，能够慢慢地令回流调节阀14的开度g的增加的程度变大。

因而，在第二实施方式中，与第一实施方式相同，即便泵入口侧的工作介质的压力Ps从比泵入口侧的工作介质的饱和蒸汽压力Pth高既定值α以上的状态偏离，也能够在短时间内恢复该状态。由此，能够提高恢复Ps-Pth＞α的状态（在步骤ST4中从判断为NO变为YES）的可能性、进而能够事先防止泵4中的气蚀的产生或者提高抑制气蚀的产生的效果。

另外，其他的构成、作用以及效果省略说明而与上述第一实施方式相同。

（第三实施方式）

图6表示本发明的第三实施方式的发电装置102。第三实施方式的发电装置102具有与图1所示的第一实施方式的发电装置100的构成大致相同的构成，所以在此仅说明不同点。

第三实施方式的发电装置102在图1所示的第一实施方式的发电装置100的构成之外，增加了冷却介质流量调节阀15。冷却介质流量调节阀15是用于调节向冷凝器3供给的冷却介质的流量的部件，配置在冷却介质流路8中比冷凝器3靠上游侧。冷却介质流量调节阀15是能够根据从控制装置10输出的控制信号而调节开度的调节阀。

调节控制机构23从由导出机构21导出的饱和蒸汽压力与由压力传感器11检测到的工作介质的压力运算两者的差（压力差），控制装置10根据该导出的压力差而输出上述控制信号。

图7表示第三实施方式的发电装置102的控制流中泵入口侧的工作介质压力的调节相关的控制。该图7所示的控制流与图2所示的控制流或者图5所示的控制流大致相同，所以以下仅对不同于图2的控制流的部分进行说明。

图7所示的控制流与图2所示的控制流中的步骤ST1、步骤ST5、步骤ST6以及步骤ST8不同，代替这些步骤而具有步骤ST1b、步骤ST5b、步骤ST6b以及步骤ST8b。

在步骤ST1b中，将由控制装置10保持的变量i设定为初始值0，此外将冷却介质流量调节阀15的开度h的调节量△h设定为初始值△h0，并且令冷却介质流量调节阀15的开度h为初始值h0。在步骤ST5b中也与步骤ST1b相同。

在步骤ST6b中，判断从当前的冷却介质流量调节阀15的开度h增加既定的开度△h后的值是否小于冷却介质流量调节阀15的规格上的最大开度。即，在步骤ST6b中，判断是否能够接着令冷却介质流量调节阀15的开度h增加既定的开度△h的量。

在步骤ST8b中，令冷却介质流量调节阀15的开度h从当下值增加既定的开度△h的量。由此，令通过冷却介质流路8而供给到冷凝器3的冷却介质的流量增加，促进冷凝器3中的工作介质与冷却介质的热交换。因而，冷凝器3的出口侧即泵4的吸入侧的工作介质的温度Ts降低。结果，泵4的吸入侧的工作介质的饱和蒸汽压Pth（Ts）也降低。因此，利用该控制，也能够期待恢复Ps-Pth＞α的状态（在步骤ST4中的判断从NO变为YES）。

另外，如图7中虚线所示，也可以在步骤ST11后增加步骤ST13b。在步骤ST13b中，令在步骤ST8b中冷却介质流量调节阀15的开度h增加时的该增加量的开度调节量△h自身增加△h1。由此，能够慢慢地令冷却介质流量调节阀15的开度h的增加的程度变大。

因而，即便在第三实施方式中，与第一实施方式相同，即便泵入口侧的工作介质的压力Ps从比泵入口侧的工作介质的饱和蒸汽压力Pth高既定值α以上的状态偏离，也能够在短时间内恢复该状态。由此，能够提高恢复Ps-Pth＞α的状态（在步骤ST4中从判断为NO变为YES）的可能性、进而能够事先防止泵4中的气蚀的产生或者提高抑制气蚀的产生的效果。

另外，其他的构成、作用以及效果省略说明而与上述第一实施方式相同。

（第四实施方式）

图8表示本发明的第四实施方式的发电装置103的构成。第四实施方式的发电装置103具有与图1所示的第一实施方式的发电装置100大致相同的构成，所以在此仅说明不同点。

第四实施方式的发电装置103在图1所示的第一实施方式的发电装置100的构成上增加了排出压力检测机构16。排出压力检测机构16配设在冷却介质流路8中比泵4靠下游侧即泵4的排出侧。排出压力检测机构16检测从泵4向蒸发器5送出的工作介质的压力（泵4的排出压力Pd）。

调节控制机构23从由导出机构21导出的饱和蒸汽压力与由压力传感器11检测到的工作介质的压力运算两者的差（压力差），控制装置10根据该导出的压力差而输出上述控制信号。此外，调节控制机构23根据排出压力检测机构16的检测压力的变动幅度（根据变动幅度是否不满阈值）而输出控制信号。泵4接受来自控制装置10的控制信号而改变泵4的转子的转速，调节从泵4送出的工作介质的送出流量。

图9所示的控制流在图2所示的控制流中的步骤ST2之前增加了步骤ST14以及步骤ST15。这些步骤ST14、ST15是利用由排出压力检测机构16检测到的泵4的排出压力Pd而进行泵入口侧的工作介质压力的调节的步骤。在步骤ST14中，利用排出压力检测机构16检测泵4的排出压力Pd，在步骤ST15中判断预先设定的时间内的泵4的变动幅度△Pd是否不满预先设定的阈值△Pdth。而且，在步骤ST15中的判断为NO时（变动幅度△Pd为阈值△Pdth以上时）向步骤ST6移动。

如图10所示，如果产生气蚀，则泵4的排出压力Pd的变动幅度变大。此时的变动幅度为正常时的变动幅度的两倍以上。控制装置10如果判断该压力变动为预先设定的阈值△Pdth以上，则看作当下产生气蚀，为了从该状态脱离，在步骤ST8中，进行令泵4的转速r从当前值下降既定的转速△r的控制。即在检测到预先设定的阈值以上的压力变动时，令泵4的输出降低而令在循环流路6中循环的工作介质的循环量降低，从而将泵4入口侧的压力Ps以及温度Ts抑制为较低，由此能够抑制气蚀的产生。

此外，在该第四实施方式中，也包含判断是否Ps-Pth＞α的步骤ST4，所以在排出压力Pd的变动幅度为阈值△Pdth以上时，或者在泵4的入口侧的压力Ps为饱和蒸汽压Pth+α以下时，能够进行令泵4的转速r下降的控制。因而，能够进一步提高抑制气蚀的产生的效果。

另外，其他的构成、作用以及效果省略说明而与上述第一实施方式相同。

（第五实施方式）

图11表示本发明的第五实施方式的发电装置的控制流。在此仅说明与图9所示的控制流的不同点。图11所示的控制流中，省略了图9所示的控制流的步骤ST2至步骤ST4。因而，在第五实施方式中，与第四实施方式不同，仅基于泵4的排出压力Pd的变动幅度而进行令泵4的转速r下降的控制。另外，在第五实施方式中，能够省略压力传感器11以及温度传感器12。

另外，其他的构成、作用以及效果省略说明而与上述第四实施方式相同。

以下，第六至第七实施方式是不直接检测液面而抑制冷凝器内的工作流体的液量的变动的实施方式。因而，设置于上述循环流路中上述冷凝器与上述泵之间的流路而检测工作介质的压力的工作介质压力检测机构作为检测冷凝器出口侧的工作介质的压力的机构而定位，设置于上述循环流路中上述冷凝器与上述泵之间的流路而检测工作介质的温度的工作介质温度检测机构作为检测冷凝器出口侧的工作介质的温度的机构而定位。

（第六实施方式）

第六实施方式为与图1所示的第一实施方式相同的装置构成。但是，如以下所示，要实现的功能与第一实施方式不同。

另外，压力传感器11以及温度传感器12是用于检测冷凝器3的出口侧的工作介质的压力、温度的传感器，所以优选在冷凝器3与泵4之间的循环流路6中设置在尽量接近冷凝器3的出口的位置。

调节控制机构23从由压力传感器11检测到的出口压力和由导出机构21导出的饱和蒸汽压力运算两者的差（压力差），根据该导出的压力差而调节泵4的输出。对于该点，以下具体地说明。

由压力传感器11检测到的出口压力P[MPa]和饱和蒸汽压力E[MPa]的压力差（P-E）[MPa]是与冷凝器3内的液面高度相当的压力。即，如果令工作介质的比重为ρ，则液面高度H[m]能够如下地表示。因而，通过运算压力差（P-E）能够近似地推断液面高度。

H=（P-E）×100/ρ

接着，参照图1以及图13说明本第一实施方式的双工质发电装置100的运转动作。另外，在图13中也示出相当于图1中的（1）、（2）、（3）、（4）的位置的工作介质的状态。

如果驱动循环泵4，则令工作介质在循环流路6中循环。从循环泵4送出的工作介质流入蒸发器5，在蒸发器5中与温水热交换并蒸发，变为气体状的工作介质（图13中的（1）的状态）。该气体状的工作介质在膨胀机1中膨胀（图13中的（2）的状态），此时膨胀机1的驱动轴被驱动。由此，驱动发电机2而进行发电。而且，该工作介质在冷凝器3中被冷却水冷却而冷凝（图13中的（3）的状态）。该冷凝器3的出口侧处的工作介质的压力（出口压力）是P[MPa]，变为比从出口温度得到的饱和蒸汽压力E高的值。而且，在冷凝器3中冷凝后的工作介质利用循环泵4而变为图13中的（4）的状态，从循环泵4被送出。在循环回路6中，该循环反复进行。

在双工质发电装置100中，在该动作中，检测冷凝器3出口侧处的工作介质的温度以及压力（出口温度检测步骤、出口压力检测步骤）。而且，进行图14所示的控制动作。

即，在控制器10中，从温度传感器12的检测值导出冷凝器3出口处的工作介质的饱和蒸汽压力E（导出步骤），并且从该导出的饱和蒸汽压力和由压力传感器11检测到的出口压力P运算两者的压力差（P-E）。而且，控制器10导出与该压力差（P-E）相当的冷凝器3内的工作介质的液面高度，判断该导出的液面高度是否大于第一既定值a（步骤ST101）。该第一既定值a是作为上限值而预先设定的值。而且，在液面高度大于既定值a时，进行增加工作介质的循环量的控制（步骤ST102）。即，冷凝器3内的液面变高时，相对于工作介质的循环量，冷凝能力很充分，所以降低冷凝能力或者提高循环回路6中的工作介质的循环量是有效的。步骤ST102的控制也可以是增大循环泵4的输出的控制，或者也可以是采用图4那样的构成且关闭控制阀14的控制，或者也可以是减小控制阀14的开度的控制。通过增大循环回路6中的工作介质的循环量，减少存储于冷凝器3内的液状的工作介质的量，所以能够令液面高度降低。

另一方面，如果导出的液面高度为第一既定值a以下，则向步骤ST103移动。在步骤ST103中，判断导出的液面高度是否小于第二既定值b。该第二的既定值b是作为下限值预先设定的值，是小于第一既定值a的值。如果液面高度为第二既定值b以上则返回。另一方面，在液面高度小于第二既定值b时，进行降低工作介质的循环量的控制（步骤ST104）。该控制可以是令循环泵4的输出降低的控制，或者也可以是采用图4那样的构成且打开控制阀14的控制、或者也可以是加大控制阀14的开度的控制。通过循环回路6中的工作介质的循环量的减少，冷凝器3内存储的液状的工作介质的量增加，所以能够提高液面高度。步骤ST101~ST104是根据出口压力P和饱和蒸汽压力E的压力差（P-E）而进行调节工作介质的循环量的控制的调节控制步骤。

如以上说明的那样，在本第六实施方式的双工质发电装置100中，求得检测到的冷凝器3的出口压力P、和从检测到的冷凝器3的出口温度导出的冷凝器3出口处的工作介质的饱和蒸汽压力E的压力差（P-E），根据该压力差（P-E）进行调节工作介质的循环量的控制。即，实际检测到的出口压力P和由运算导出的饱和蒸汽压力E的压力差（P-E）能够看作与冷凝器3内的液面高度对应的压力，所以通过根据该压力差（P-E）调节工作介质的循环量，能够抑制冷凝器3内的液量的变动。因而，能够近似地令液面高度稳定。

而且，在本实施方式中，从检测到的冷凝器3的出口压力P、从检测到的冷凝器3的出口温度导出的冷凝器3出口处的工作介质的饱和蒸汽压力E的压力差（P-E）算出冷凝器3内的液面高度，并调节工作介质的循环量而使得该算出的液面高度位于既定的范围内。因而，能够令算出的液面高度稳定。

（第七实施方式）

图5表示本发明的第七实施方式。另外，在此对于与第六实施方式相同的构成部件标注相同符号而省却其详细说明。

在第六实施方式中，通过进行循环泵4的输出控制或者控制阀14的开闭控制而控制冷凝器3内的液面高度，但是在第七实施方式中，利用图6所示的构成，控制基于在冷却水回路8中流动的冷却水的冷凝器3的冷却能力，从而控制冷凝器3内的液面高度。

在冷却水回路8中设置有控制阀15，利用该控制15的开闭或者开度控制而能够调节在冷却水回路8（特别地冷却水回路8中冷凝器3内的冷却水通路）中流动的冷却水量。控制阀15如图6所示，不设置于分支通路而直接设置于冷却水回路8的配管，但也可以设置在设置于冷却水回路8的分支通路中。但是，在该情况下，控制阀15的开闭控制相反。

控制器10的调节控制机构23从由导出机构21导出的饱和蒸汽压力E和由压力传感器11检测到的出口压力P运算两者的差（压力差），根据该导出的压力差（P-E）控制冷却水回路8的控制阀15。即，控制器10导出与由压力传感器11检测到的出口压力P和由导出机构21导出的饱和蒸汽压力E的压力差（P-E）相当的冷凝器3内的工作介质的液面高度，如图15所示那样地，判断导出的液面高度是否超过预先设定的阈值（步骤ST111）。而且，如果液面高度超过阈值则进行减少流入冷凝器3的冷却水量的控制（步骤ST112）。即减小设置于冷却水回路8中的控制阀15的开度。由此，能够抑制冷凝器3的冷却能力，所以能够减少冷凝器3内存储的液状的工作介质的量，能够降低液面高度。

其他构成、作用以及效果省略其说明而与上述第六实施方式相同。

另外，在第七实施方式中，构成为仅在液面高度超过阈值时调节冷却水量，但不限定于此。也可以与第六实施方式相同，预先设定液面高度的上限值以及下限值，令冷却水量增大或者减小以令液面高度位于该范围内。

在第七实施方式中，也可以调节冷却水量并且同时调节循环泵4的输出。

此外，在第七实施方式中，说明了省略了循环回路6的旁通路13的构成，但也可以与第六实施方式相同，设置具有控制阀14的旁通路13。此时，通过控制控制阀15而调节冷却水量并且通过控制旁通路13的控制阀14而调节工作介质的循环量。

在上述第六以及第七实施方式中，进行调节工作介质的循环量或者冷凝器3的冷却水量的控制而使得从压力差（P-E）导出的液面高度位于既定范围内，但是也可以取代其，调节控制机构23进行调节工作介质的循环量或者冷凝器3的冷却水量的控制而使得出口压力P和饱和蒸汽压力E的压力差（P-E）位于既定的范围内。

各实施方式中的各阈值例如实验地求得并使用为了实现各实施方式的控制的目的而适当的值即可。用于与由导出机构导出的饱和蒸汽压力和由上述工作介质压力检测机构检测到的工作介质的压力的压力差进行比较的阈值（第一~第四实施方式中的既定值α、第七实施方式中的阈值）能够根据情况而设定为下述阈值，即实现抑制令工作介质循环的泵中的气蚀的发生、抑制冷凝器内的工作流体的液量的变动这两者的阈值。

Claims (11)

1.一种动力产生装置，包括：

蒸发器，令工作介质液蒸发；

膨胀机，令工作介质蒸汽膨胀；

冷凝器，令工作介质蒸汽冷凝；

泵，令工作介质循环；

循环流路，串联地的连接上述蒸发器、上述膨胀机、上述冷凝器以及上述泵而为闭环状；

工作介质压力检测机构，设置于上述循环流路中的上述冷凝器与上述泵之间的流路，检测工作介质的压力；

工作介质温度检测机构，设置于上述循环流路中的上述冷凝器与上述泵之间的流路，检测工作介质的温度；

导出机构，从上述工作介质温度检测机构的检测值导出上述检测值的工作介质的饱和蒸汽压力；

以及调节控制机构，根据由上述导出机构导出的饱和蒸汽压力和由上述工作介质压力检测机构检测到的工作介质的压力的压力差而调节上述工作介质的循环量或者向上述冷凝器供给的冷却介质的供给量。

2.根据权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于，

上述调节控制机构通过调节上述泵送出的工作介质的送出流量而调节上述工作介质的循环量。

3.根据权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于，

回流流路以绕过上述泵的方式与上述循环流路连接，

在上述回流流路中配设回流调节阀，

上述调节控制机构通过控制上述回流调节阀而调节上述工作介质的循环量。

4.根据权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于，

上述调节控制机构控制配设在上述冷却介质所流通的冷却流路中的流量调节阀，从而调节向上述冷凝器供给的冷却介质的供给量。

5.根据权利要求1所述的动力产生装置，其特征在于，

具有设置于上述循环流路中上述泵的下游侧的位置并且检测从上述泵向上述蒸发器送出的工作介质的压力的排出压力检测机构，

上述调节控制机构根据由上述排出压力检测机构检测到的上述工作介质的压力、或者根据由上述导出机构导出的饱和蒸汽压力与由上述工作介质压力检测机构检测到的工作介质的压力的压力差而调节上述工作介质的循环量。

6.一种动力产生装置，包括：

蒸发器，令工作介质液蒸发；

膨胀机，令工作介质蒸汽膨胀；

冷凝器，令工作介质蒸汽冷凝；

泵，令工作介质循环；

循环流路，串联地连接上述蒸发器、上述膨胀机、上述冷凝器以及上述泵而为闭环状；

排出压力检测机构，设置于上述循环流路中上述泵的下游侧的位置，检测从上述泵向上述蒸发器送出的工作介质的压力；

以及调节控制机构，根据由上述排出压力检测机构检测到的上述工作介质的压力，调节上述工作介质的循环量。

7.根据权利要求1至6的任一项所述的动力产生装置，其特征在于，

上述膨胀机驱动发电机。

8.一种动力产生装置的控制方法，所述动力产生装置具有串联地连接令工作介质蒸发的蒸发器、令工作介质蒸汽膨胀的膨胀机、令工作介质蒸汽冷凝的冷凝器、令工作介质循环的循环泵的循环回路，

所述控制方法包括下述工序：

温度检测工序，检测上述循环流路中上述冷凝器与上述泵之间的流路中的工作介质的温度；

压力检测工序，检测上述循环流路中上述冷凝器与上述泵之间的流路中的工作介质的压力；

导出工序，从在上述温度检测工序中检测到的温度检测值导出该温度的工作介质的饱和蒸汽压力；

调节控制工序，根据在上述压力检测工序中检测到的压力检测值与在上述导出工序中导出的饱和蒸汽压力的压力差，进行调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量的控制。

9.根据权利要求8所述的动力产生装置的控制方法，其特征在于，

上述调节控制工序中进行调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量的控制而令上述压力差位于既定范围内，所述既定范围以令上述泵中不会产生气蚀的方式设定。

10.根据权利要求8所述的动力产生装置的控制方法，其特征在于，

上述调节控制工序中，进行调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量的控制以便令从上述压力差算出的液面高度位于既定的范围内。

11.根据权利要求8所述的动力产生装置的控制方法，其特征在于，

上述调节控制工序中，进行调节工作介质的循环量或者上述冷凝器的冷却水量的控制而令上述压力差位于既定的范围内，所述既定范围以令上述冷凝器内的液面高度稳定的方式设定。

Images