CN105422200A - 能量回收装置和压缩装置以及能量回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能量回收装置和压缩装置以及能量回收方法。本发明的能量回收装置包括：多个热交换器，相互并联地连接，热源从多个热源流入该多个热交换器中；膨胀机，使工作介质膨胀；动力回收部；冷凝器；泵，将从冷凝器流出的工作介质向多个热交换器输送；和调节部，调节工作介质向多个热交换器的流入量。调节部调节液相的工作介质向多个热交换器的每个流入的流入量，以使从多个热交换器的每个流出的气相的工作介质的温度差或气相的工作介质的过热度差收纳在一定范围内。由此，在从温度不同的多个热源回收热能时，能够高效地回收热能。

Description

能量回收装置和压缩装置以及能量回收方法

技术领域

本发明涉及回收热能的能量回收装置。

背景技术

近年来，提出了将从压缩机排出的压缩气体所具有的能量回收的系统。例如，在专利文献1中公开了这样一种压缩机的能量回收系统，包括：前段的叶轮；第1蒸发器，使从前段的叶轮排出的压缩气体与液相工作介质热交换；第1冷却器，将从第1蒸发器流出的气体冷却；后段的叶轮，将从第1冷却器流出的气体压缩；第2蒸发器，使从后段的叶轮排出的压缩气体与液相工作介质热交换；第2冷却器，将从第2蒸发器流出的气体冷却；涡轮，使从各蒸发器流出的气相工作介质膨胀；交流发电机，与涡轮连接；冷凝器，使从涡轮流出的工作介质冷凝；循环泵，将从冷凝器流出的液相工作介质向各蒸发器压送。在该系统中，第1蒸发器和第2蒸发器以相互并列的方式连接。即，被从泵排出的液相工作介质的一部分向第1蒸发器流入，并且其余部分向第2蒸发器流入，从各蒸发器流出的工作介质在涡轮的上游侧汇合后向涡轮流入。

专利文献1：日本特开2013－057256号公报。

在上述专利文献1所记载的系统中，由于各叶轮（各压缩机）的压缩比设定为相互不同的值等，使得有时在从各压缩机排出的压缩气体的温度之间产生差异。在该情况下，在温度较高的压缩气体流入的蒸发器中，与该压缩气体热交换后的气相的工作介质的温度过度地上升。通过气相的工作介质的显热量增大，使得不能用该蒸发器高效地将压缩气体冷却。此外，也有可能由于高温的工作介质而使设置在该蒸发器的下游侧的仪器损伤。

另一方面，在温度较低的压缩气体流入的蒸发器中，由于向该蒸发器流入的工作介质的流量变得过多，使得不能充分地使工作介质蒸发，即，不能利用工作介质的潜热将压缩气体充分地冷却。此外，如果在气液二相的状态下工作介质向涡轮流入，则涡轮也有可能损伤。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，目的是当从多个热源回收热能时，即使在各热源的温度不同的情况下也高效地回收热能。

作为用来解决上述课题的技术方案，本发明是一种能量回收装置，通过工作介质的朗肯循环将来自热源的热能回收，由以下部分构成：多个热交换器，在上述朗肯循环上相互并联地连接，并且不同的热源流入上述多个热交换器的每个中；膨胀机，使在上述多个热交换器中与热源热交换后的工作介质膨胀；动力回收部，将来自上述膨胀机的动力回收；冷凝器，使从上述膨胀机流出的工作介质冷凝；泵，将从上述冷凝器流出的工作介质向上述多个热交换器输送；多个温度传感器，检测从上述多个热交换器的每个流出的气相的工作介质的温度；多个压力传感器，检测从上述多个热交换器的每个流出的气相的工作介质的压力；流量调节阀，设置在朝向上述多个热交换器的每个的多个分支流路中的至少一个分支流路中；以及调节部，通过控制上述流量调节阀，调节液相的工作介质向上述多个热交换器的每个的流入量，上述调节部基于上述多个温度传感器的每个检测到的温度，或基于根据上述多个温度传感器的每个检测到的温度和上述多个压力传感器的每个检测到的压力计算出的各个过热度，进行控制。

在本发明中，基于上述温度或上述过热度调节工作介质向各热交换器的流入量。由此，在一方的热交换器中抑制了由于工作介质的过热度过度地上升而使气相的工作介质的显热量增大，能够高效地进行压缩气体的热回收。此外，在另一方的热交换器中，防止了工作介质作为液体流出，能够有效地利用工作介质的潜热，能够高效地进行压缩气体的热回收。

进而，通过控制流量调节阀的开度这一简单的构成，能够进行工作介质向各热交换器的流入量的调节。

此外，在本发明中优选的是，还包括调节液相的工作介质向上述多个热交换器流入的整体流量的整体流量控制部，上述整体流量控制部基于上述多个温度传感器的每个检测到的温度，或基于根据上述多个温度传感器的每个检测到的温度和上述多个压力传感器的每个检测到的压力计算出的各个过热度，控制从上述泵送出的工作介质的流量，以使从上述多个热交换器流出的气相的工作介质的过热度的平均值或温度的平均值收纳在特定的范围内。

或者，在本发明中优选的是，上述控制部包括调节液相的工作介质向上述多个热交换器流入的整体流量的整体流量控制部，上述整体流量控制部基于上述多个温度传感器的每个检测到的温度，或基于根据上述多个温度传感器的每个检测到的温度和上述多个压力传感器的每个检测到的压力计算出的各个过热度，控制从上述泵送出的工作介质的流量，以使从上述多个热交换器流出的气相的工作介质汇合后流入上述膨胀机之前的气相的工作介质的过热度或温度收纳在特定的范围内。

如果这样，则即使压缩气体的温度变化，也能够将平均过热度维持为恒定，防止了即将流入膨胀机之前的工作介质变成液体或变成温度过高的蒸气。结果，能量回收装置能够更高效地回收压缩气体的热能。

此外，本发明是一种压缩装置，包括：上述的能量回收装置；第1压缩机，对气体进行压缩；和第2压缩机，对从上述第1压缩机排出的压缩气体进一步进行压缩，上述能量回收装置的上述多个热交换器包括：将从上述第1压缩机排出的压缩气体的热能回收的第1热交换器；和将从上述第2压缩机排出的压缩气体的热能回收的第2热交换器。

在本发明中优选的是，还包括压力控制部，该压力控制部使由上述第1压缩机排出的气体的压力大致恒定，并根据需求侧的要求压力改变由上述第2压缩机排出的气体的压力，上述调节部基于由上述第2压缩机排出的气体的压力或温度的变化率进一步调节液相的工作介质流入上述多个热交换器的每个中的流入量。

在从作为热源的压缩气体的温度变化到从热交换器流出的工作介质的温度变化之间稍稍发生偏差。在压缩装置中，通过直接检测压缩气体的温度，能够根据压缩气体的温度变化迅速地调节向各热交换器流入的工作介质的流入量。此外，通过使从第1压缩机排出的压缩气体的压力大致一定，能够容易地进行工作介质的该流入量的调节。

此外，在本发明中优选的是，上述调节部在将从上述第1压缩机和上述第2压缩机分别排出的压缩气体的温度维持为大致恒定的情况下，当在向需求目的地供给压缩气体之前调节上述能量回收装置的动作时，调节液相的工作介质向上述多个热交换器的流入量。

如果这样，则不再需要在压缩气体向需求目的地的供给中途调节工作介质的流入量的作业。

此外，本发明提供一种能量回收方法，使用工作介质的朗肯循环将来自热源的热能回收，其中包括：a）准备多个热交换器并获得从上述多个热交换器的每个流出的气相的工作介质的温度或过热度的工序，所述多个热交换器在上述朗肯循环上相互并联地连接，并且多个热源流入所述多个热交换器中；和b）基于上述温度或上述过热度调节液相的工作介质向上述多个热交换器的每个流入的流入量的工序。

在该方法中，基于上述温度或上述过热度调节工作介质向各热交换器的流入量。由此，在一方的热交换器中抑制了由于工作介质的过热度过度地上升而使气相的工作介质的显热量增大，能够高效地回收热能。此外，在另一方的热交换器中，防止了工作介质作为液体流出，能够有效地利用工作介质的潜热，能够高效地回收热能。

在该情况下优选的是，使用包括以下部分的能量回收装置实施上述a）和上述b）工序：上述多个热交换器、使在各热交换器中与热源热交换后的气相的工作介质膨胀的膨胀机、将来自上述膨胀机的动力回收的动力回收部、使从上述膨胀机流出的气相的工作介质冷凝的冷凝器、和将从上述冷凝器流出的液相的工作介质向上述多个热交换器输送的泵。

此外，在本发明中优选的是，还包括在上述a）和上述b）工序前后或与上述a）和上述b）工序同时地调节液相的工作介质向上述多个热交换器流入的整体流量的工序，以使从上述多个热交换器流出的气相的工作介质的过热度的平均值或温度的平均值收纳在特定的范围内，或者以使从上述多个热交换器流出的气相的工作介质汇合后流入上述膨胀机之前的气相的工作介质的过热度或温度收纳在特定的范围内。

如果这样，则即使压缩气体的温度变化，也能够将平均过热度维持为恒定，防止了即将流入膨胀机之前的工作介质变成液体或变成温度过高的蒸气。结果，能量回收装置能够更高效地回收压缩气体的热能。

如以上所述，根据本发明，在从多个热源回收热能时，即使在各热源的温度不同的情况下，也能够高效地回收热能。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的压缩装置的结构的概略的图。

图2是表示整体流量控制部的控制内容的图。

图3是表示阀控制部的控制内容的图。

图4是表示图1的压缩装置的变形例的图。

图5是表示变形例的整体流量控制部的控制内容的图。

图6是表示变形例的阀控制部的控制内容的图。

图7是表示本发明的第2实施方式的压缩装置的结构的概略的图。

图8是表示第2实施方式的工作介质的分配量的调整的流程的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。

（第1实施方式）

参照图1～图3对本发明的第1实施方式的压缩装置1进行说明。

如图1所示，压缩装置1包括对空气等气体进行压缩的第1压缩机11、对从第1压缩机11排出的压缩气体进一步进行压缩的第2压缩机12、和能量回收装置20。

能量回收装置20是通过利用使用工作介质的朗肯循环将从第1压缩机11排出的压缩气体及从第2压缩机12排出的压缩气体所具有的热能回收的装置。在本实施方式中，作为工作介质而利用R245fa等比水沸点低的有机流体。具体而言，能量回收装置20包括第1热交换器21、第2热交换器22、膨胀机24、作为动力回收部的发电机26、冷凝器28、泵30、循环流路32、调节部40和整体流量控制部44。

循环流路32具有形成单一的流路的主流路33、和以相互并列的方式从主流路33分支为两股的第1分支流路34a及第2分支流路34b。工作介质在该循环流路32内循环。主流路33将膨胀机24、冷凝器28及泵30依次地串联连接。在第1分支流路34a上连接着第1热交换器21，在第2分支流路34b上连接着第2热交换器22。即，第1热交换器21及第2热交换器22相对于膨胀机24、冷凝器28及泵30并联地连接。在第1分支流路34a中的第1热交换器21的下游侧的部位设置有第1温度传感器51及第1压力传感器52。在第2分支流路34b中的第2热交换器22的下游侧的部位设置有第2温度传感器53及第2压力传感器54。

第1热交换器21使从第1压缩机11排出的压缩气体（热源）与液相的工作介质热交换。由此，将压缩气体冷却，液相的工作介质蒸发（将压缩气体具有的热能回收）。即，第1热交换器21除了作为将压缩气体冷却的冷却器的作用以外，还起到作为使液相的工作介质蒸发的蒸发器的作用。本实施方式的第1热交换器21是翅片管式。作为第1热交换器21也可以利用板式等其他的热交换器。在第2热交换器22中也是同样的。

第2压缩机12配置在第1热交换器21的下游侧。第2压缩机12的结构与第1压缩机11的结构相同。第2压缩机12对由第1热交换器21冷却后的压缩气体进一步进行压缩。

第2热交换器22配置在第2压缩机12的下游侧。第2热交换器22的结构与第1热交换器21的结构相同。第2热交换器22使从第2压缩机12排出的压缩气体（热源）与工作介质热交换。另外，在压缩装置1中，由于利用第1压缩机11及第2压缩机12分别生成高温的压缩气体，所以在能量回收装置20中，能够将流入第1热交换器21及第2热交换器22的压缩气体作为不同的热源掌握。

膨胀机24设置在循环流路32中的比第1热交换器21及第2热交换器22靠下游侧的部位，更具体地讲，设置在主流路33中的第1分支流路34a与第2分支流路34b汇合的汇合部（各分支流路34a、34b的下游侧的端部彼此的连接部）的下游侧的部位。在本实施方式中，作为膨胀机24而使用容积式的螺旋膨胀机。另外，作为膨胀机24并不限于螺旋膨胀机，也可以使用离心式或涡旋型。

发电机26与膨胀机24连接。发电机26具有与膨胀机24的转子部连接的旋转轴。发电机26通过上述旋转轴随着膨胀机24的转子部的旋转而旋转来产生电力。

冷凝器28设置在主流路33中的膨胀机24的下游侧的部位。冷凝器28通过将气相的工作介质利用冷却流体（冷却水等）冷却而冷凝（液化）。

泵30设置在主流路33中的冷凝器28的下游侧且比从该主流路33分支为第1分支流路34a及第2分支流路34b的分支部（各分支流路34a、34b的上游侧的端部彼此的连接部）靠上游侧的部位。泵30将液相的工作介质加压至预定压力并向第1热交换器21及第2热交换器22送出。作为泵30，使用具备叶轮作为转子的离心泵、转子由一对齿轮构成的齿轮泵、螺旋泵、次摆线泵等。

调节部40调节液相的工作介质向各热交换器21、22的流入量。在本实施方式中，调节部40具有流量调节阀V和控制流量调节阀V的开度的阀控制部42。流量调节阀V是能够调节开度的阀，设置在第2分支流路34b中的比第2热交换器22靠上游侧的部位。通过调节流量调节阀V的开度，来调节液相的工作介质向第1及第2热交换器21、22分别流入的流入量（以下称为“分配量”。）。

整体流量控制部44控制泵30的转速，调节液相的工作介质向第1及第2热交换器21、22流入的整体流量，即流经第1分支流路34a及第2分支流路34b的液相的工作介质的流量的合计。在压缩装置1中，通过整体流量控制部44及调节部40，使向第1热交换器21及第2热交换器22流入的液相的工作介质成为适当的量。

当驱动以上说明的压缩装置1时，从第1压缩机11排出的压缩气体被第1热交换器21冷却，并被第2压缩机12进一步压缩后，被第2热交换器22冷却，然后向需求目的地供给。另一方面，通过利用第1热交换器21及第2热交换器22将压缩气体的热能回收而蒸发的工作介质通过向膨胀机24流入而膨胀，来驱动膨胀机24及发电机26。从膨胀机24流出的工作介质被冷凝器28冷凝。冷凝后的液相的工作介质被泵30再次向第1热交换器21及第2热交换器22送出。即，被从泵30排出的液相的工作介质的一部分经由第1分支流路34a向第1热交换器21流入，其余部分经由第2分支流路34b向第2热交换器22流入。这样，通过工作介质在循环流路32内循环，使得由发电机26生成电力。

接着，对设定液相的工作介质向第1热交换器21及第2热交换器22流入的量的方法（以下称为“流量调节操作”。）进行说明。在以下的说明中，假设该流量调节操作在由压缩装置1向需求目的地供给压缩气体的中途进行。

首先，起动第1及第2压缩机11、12，使压缩气体向第1及第2热交换器21、22内流动。此外，在能量回收装置20内将泵30驱动，使工作介质以初始设定的整体流量循环。接着，如图2所示，整体流量控制部44基于第1温度传感器51及第1压力传感器52计算从第1热交换器21流出的气相的工作介质的过热度（以下称为“第1过热度S1”。）。进而，整体流量控制部44基于第2温度传感器53及第2压力传感器54计算从第2热交换器22流出的气相的工作介质的过热度（以下称为“第2过热度S2”。）。

整体流量控制部44基于第1过热度S1及第2过热度S2计算过热度的平均值（以下称为“平均过热度S”。）（步骤S11）。

整体流量控制部44判断平均过热度S是否是预先设定的下限值Sα以上（步骤S12）。在平均过热度S比下限值Sα小的情况下（步骤S12中否），即在液相的工作介质向各热交换器21、22的流入量较多的情况下，通过整体流量控制部44将泵30的转速降低预先设定的比例（步骤S13）。如果降低泵30的转速，则在经过一定时间后，再次测量平均过热度S，与下限值Sα比较（步骤S12）。在平均过热度S比下限值Sα小的情况下，将泵30的转速进一步降低（步骤S13）。这样，将泵30的转速降低直到平均过热度S成为下限值Sα以上。

如果平均过热度S成为下限值Sα以上（步骤S12中是），则整体流量控制部44判断平均过热度S是否是上限值Sβ以下（步骤S14）。在平均过热度S是上限值Sβ以下的情况下，成为平均过热度S存在于希望的特定范围（Sα以上Sβ以下的范围）内。

并且，在经过一定时间后，再次将平均过热度S与下限值Sα比较（步骤S12）。在平均过热度S不到下限值Sα的情况下，降低泵30的转速直到成为下限值Sα以上。在平均过热度S是下限值Sα以上的情况下，再次判断是否是上限值Sβ以下（步骤S14）。在平均过热度S比上限值Sβ大的情况下（步骤S14中否），即在液相的工作介质向各热交换器21、22的流入量较少的情况下，通过整体流量控制部44将泵30的转速提高预先设定的比例（步骤S15）。如果提高泵30的转速，则在经过一定时间后，在确认平均过热度S是下限值Sα以上后（步骤S12），再次与上限值Sβ比较（步骤S14）。在平均过热度S比上限值Sβ大的情况下，将泵30的转速进一步提高（步骤S15）。这样，反复提高泵30的转速，直到平均过热度S成为上限值Sβ以下。

通过以上说明的流程，使得在能量回收装置20中，将液相的工作介质的整体流量相对于压缩气体的温度调节为适当的流量，将从第1及第2热交换器21、22流出的气相的工作介质的平均过热度维持在特定的范围（下限值Sα以上上限值Sβ以下的范围）内。

接着，在压缩装置1中，进行向第1及第2热交换器21、22的分配量的调整。首先，如图3所示，阀控制部42获得由第1温度传感器51检测到的温度T1及由第2温度传感器53检测到的温度T2，计算作为它们的差的温度差ΔT（步骤S21）。其中，ΔT=T1－T2。以下，将作为从第1热交换器21流出的气相的工作介质的温度的温度T1称为“第1温度T1”。将作为从第2热交换器22流出的气相的工作介质的温度的温度T2称为“第2温度T2”。

接着，阀控制部42判断温度差ΔT是否是预先设定的下限值－α（α是正值）以上（步骤S22）。在温度差ΔT比下限值－α小的情况下，即在从第2热交换器22流出的工作介质的第2温度T2与从第1热交换器21流出的工作介质的第1温度T1相比过大的情况下，阀控制部42将流量调节阀V的开度增大预先设定的开度量（步骤S23）。由此，第2分支流路34b的分配量增大，并且第1分支流路34a的分配量减少。在调节了流量调节阀V的开度后经过了一定时间后，再次将温度差ΔT与下限值－α比较（步骤S22）。在温度差ΔT比下限值－α小的情况下，将流量调节阀V的开度进一步增大（步骤S23）。这样，增大流量调节阀V的开度直到温度差ΔT成为下限值－α以上。

如果温度差ΔT成为下限值－α以上，则阀控制部42判断温度差ΔT是否是预先设定的上限值β以下（步骤S24）。在温度差ΔT是上限值β以下的情况下（步骤S24中是），成为温度差ΔT存在于希望的一定范围（下限值－α以上上限值β以下的范围）内。

并且，在经过一定时间后，将温度差ΔT再次与下限值－α比较（步骤S22）。在温度差ΔT比下限值－α小的情况下，增大流量调节阀V的开度直到成为下限值－α以上。在温度差ΔT是下限值－α以上的情况下，判断温度差ΔT是否是上限值β以下（步骤S24）。在温度差ΔT比上限值β大、即从第1热交换器21流出的工作介质的第1温度T1与从第2热交换器22流出的工作介质的第2温度T2相比过大的情况下，阀控制部42将流量调节阀V的开度减小预先设定的开度量（步骤S25）。由此，液相的工作介质向第1热交换器21的分配量增大，并且液相的工作介质向第2热交换器22的分配量减少。并且，在经过一定时间后，在确认温度差ΔT是下限值－α以上后（步骤S22），将温度差ΔT与上限值β比较，在温度差ΔT比上限值β大的情况下，将流量调节阀V的开度进一步增大（步骤S25）。这样反复增大流量调节阀V的开度直到温度差ΔT成为上限值β以下。

通过以上说明的流程，由阀控制部42反复调整分配量，防止向第1热交换器21及第2热交换器22的分配量的偏倚。由此，使从第1及第2热交换器21、22流出的气相的工作介质的温度差成为规定的一定范围（下限值－α以上上限值β以下的范围）内，能够抑制工作介质的过热度差过度地变大。另外，在调整了分配量后，第1压缩机11及第2压缩机12的压缩气体的温度较大地变化，在平均过热度S成为特定的范围（Sα以上Sβ以下的范围）外的情况下，将整体流量再调节为该范围内，也再调整分配量。

以上对本实施方式的压缩装置1的结构及流量调节操作进行了说明，但假如在第1及第2热交换器21、22之间过热度差过度地变大，则在分配量较少的一方的热交换器中，工作介质作为过热度过大的蒸气流出，作为工作介质吸收的热，热量比潜热低的显热的比例增大。此外，在分配量较多的另一方的热交换器中，工作介质作为液体或作为气液二相状态流出，不能充分地利用潜热。这样，在任一个热交换器中都不能高效地回收热能，换言之不能将压缩气体充分地冷却。

与此相对，在压缩装置1中，利用整体流量控制部44调节整体流量，以使平均过热度S收纳在特定的范围内。由此，即使压缩气体的温度变化，也能够将平均过热度维持为恒定。结果，防止即将流入膨胀机24之前的工作介质即存在于从第1分支流路34a及第2分支流路34b的汇合部到膨胀机24的流路部分中的工作介质成为液体，或者相反地成为过热度过大的蒸气。结果，能量回收装置20能够将压缩气体的热能高效地回收。此外，能够可靠地防止膨胀机24的损伤。

进而，在压缩装置1中，调节向第1及第2热交换器21、22分别流入的液相的工作介质的分配量，以使从第1及第2热交换器21、22分别流出的气相的工作介质的温度差收纳在一定范围内。结果，在第1及第2热交换器21、22之间能够抑制工作介质的过热度差，能够更高效地进行压缩气体的热回收，还能够将压缩气体充分地冷却。此外，通过从第1热交换器21流出的工作介质成为高温的蒸气，来防止第1分支流路34a内的仪表设备损伤。在第2热交换器22中也是同样的。进而，也防止高温的压缩气体给第2压缩机22或需求目的地的设备带来影响。

在能量回收装置20中，通过控制流量调节阀V的开度，能够容易地调整工作介质向第1及第2热交换器21、22的分配量。

在第1实施方式中，也可以当调节工作介质的整体流量时，在判断了平均过热度S是否是上限值Sβ以下后，判断是否是下限值Sα以上。进而，也可以利用整体流量控制部44调节泵30的转速，以使第1温度T1与第2温度T2的平均值收纳在特定的范围内。在以下的第2实施方式中也是同样的。

当调整工作介质的分配量时，也可以在判断了温度差ΔT是否是上限值β以下后，判断是否是下限值－α以上。阀控制部42也可以调节流量调节阀V的开度，以使第1过热度S1与第2过热度S2的差收纳在一定范围中。在以下的第2实施方式中也是同样的。

（第1实施方式的变形例）

图4是表示第1实施方式的变形例的图。在图4中，在从第1分支流路34a及第2分支流路34b的汇合部到膨胀机24的流路部分中设置有温度传感器55及压力传感器56。在能量回收装置20中，求出基于温度传感器55及压力传感器56计算出的过热度、即从第1及第2热交换器21、22流出的气相的工作介质汇合后流入膨胀机24之前的气相的工作介质的过热度。并且，利用整体流量控制部44调节泵30的转速来调节工作介质的整体流量，以使该过热度收纳在上述特定的范围（下限值Sα以上上限值Sβ以下的范围）内。调节整体流量的方法的详细情况与图2是同样的。

由此，在图4所示的情况下，也能够相对于压缩气体的温度变化将平均过热度维持为恒定，能量回收装置20能够将压缩气体的热能高效地回收。

在能量回收装置20中，也可以利用整体流量控制部44调节泵30的转速，以使由温度传感器55检测到的温度、即从第1及第2热交换器21、22流出的气相的工作介质汇合后流入膨胀机24之前的气相的工作介质的温度收纳在特定的范围内。

（第1实施方式的其他变形例）

上述的流量调节操作并不一定需要在将压缩气体向需求目的地供给的中途进行，也可以在压缩气体向需求目的地的供给前调节包括能量回收装置20的压缩装置1的各设备的动作的作业（以下称为“调节作业”。）时进行。

在该情况下，首先起动第1及第2压缩机11、12，使压缩气体向第1及第2热交换器21、22内流动。此外，在能量回收装置20内通过泵30使工作介质循环。接着，利用整体流量控制部44进行整体流量的调节。

图5是表示整体流量的调节的流程的图。图5除了步骤S34以外，与图2是同样的。首先，整体流量控制部44根据第1过热度S1及第2过热度S2计算上述平均过热度S（步骤S31）。接着，利用整体流量控制部44阶段性地降低泵30的转速，直到平均过热度S成为预先设定的下限值Sα以上（步骤S32、S33）。如果平均过热度S成为下限值Sα以上，则整体流量控制部44判断平均过热度S是否是上限值Sβ以下（步骤S34），在平均过热度S是上限值Sβ以下的情况下，整体流量调节完成。

另一方面，在平均过热度S比上限值Sβ大的情况下，一边确认平均过热度S是下限值Sα以上，一边阶段性地提高泵30的转速直到平均过热度S成为上限值Sβ以下（步骤S32、S34、S35）。如果确认了平均过热度S存在于上限值Sβ以上下限值Sα以上的范围内（步骤S32、S33），则整体流量调节完成。

接着，利用阀控制部42调整分配量。图6是表示分配量的调整的流程的图。图6除了步骤S44以外与图3是同样的。首先，阀控制部42计算第1温度T1与第2温度T2的温度差ΔT（步骤S41）。其中，ΔT=T1－T2。接着，利用阀控制部42阶段性地增大流量调节阀V的开度，直到温度差ΔT成为预先设定的下限值以上（步骤S42、S43）。如果温度差ΔT成为下限值－α以上，则阀控制部42判断温度差ΔT是否是上限值β以下（步骤S44），在温度差ΔT是上限值β以下的情况下，分配量的调整完成。

另一方面，在温度差ΔT比上限值β大的情况下，一边确认温度差ΔT是下限值－α以上，一边阶段性地减小流量调节阀V的开度直到温度差ΔT成为上限值β以下（步骤S42、S44、S45）。如果确认了温度差ΔT存在于下限值－α以上上限值β以下的范围内（步骤S42、S43），则分配量的调整完成。

在压缩装置1中，通过在调节作业时进行流量调节操作，使得特别在从第1压缩机11及第2压缩机12分别排出的压缩气体的压力几乎不变动的情况下，即在压缩气体的温度是大致恒定的情况下，不再需要压缩装置1开始向需求目的地供给压缩气体后的流量调节操作。

上述的调节作业中的流量调节操作并不需要一定由整体流量控制部44及阀控制部42进行，也可以通过作业人员基于工作介质的平均过热度及温度差调节泵30的转速及流量调节阀V的开度来进行。

（第2实施方式）

图7是第2实施方式的压缩装置1。在压缩装置1中，在压缩气体的流路上，在比第2压缩机12靠下游侧的部位设置有温度传感器57及压力传感器58。其他结构与第1实施方式是同样的，以下，对于同样的构成赋予相同的标记来进行说明。

在压缩装置1中，利用压缩机控制部46，使从第1压缩机11排出的压缩气体的压力大致恒定，并根据需求侧的要求压力改变从第2压缩机12排出的压缩气体的压力。压缩装置1的其他动作除了流量调节操作以外与第1实施方式是同样的。

接着对流量调节操作的流程进行说明。当进行压缩装置1的调节作业时，首先起动第1及第2压缩机11、12，使压缩气体向第1及第2热交换器21、22内流动。这里，使从第2压缩机12排出的压缩气体的排出压为预先设定的压力（以下称为“基准压力”。）。与基准压力对应的压缩气体的温度（以下称为“基准温度”。）由温度传感器57检测。此外，如已经说明的那样，从第1压缩机11排出的压缩气体的排出压是大致恒定的，预先获得与该排出压对应的压缩气体的温度。

在能量回收装置20中，驱动泵30，使工作介质以初始设定的整体流量循环。

接着，与第1实施方式同样，利用整体流量控制部44决定循环流路32内的液相的工作介质的整体流量。即，根据第1及第2过热度S1、S2计算平均过热度S，调节泵30的转速以使平均过热度S成为下限值Sα以上上限值Sβ以下的范围（图5：步骤S31～步骤S35）。

并且，与第1实施方式同样，进行向第1及第2热交换器21、22的分配量的调整。即，利用阀控制部42调节流量调节阀V的开度，以使第1温度T1与第2温度T2之间的温度差ΔT收纳在一定范围内（图6：步骤S41～45）。

通过以上的流程，来决定与从第2压缩机12排出的压缩气体的基准温度对应的工作介质的分配量（以下称为“基准分配量”。）（图8：步骤S51）。但是，只要温度差ΔT收纳在一定范围内，则基准分配量不需要严格地设定为一个值。

然后，压缩装置1的调节作业完成，开始向需求目的地供给压缩气体。如果在压缩装置1的驱动过程中改变来自需求目的地的要求压力，则利用压缩机控制部46改变从第2压缩机12排出的压缩气体的排出压，该压缩气体的温度从基准温度变化（步骤S52）。此时，在能量回收装置20中，在阀控制部42中求出压缩气体的温度相对于基准温度的变化率，基于该变化率将向第2热交换器22流入的工作介质的分配量从基准分配量变更（步骤S53）。变更后的工作介质的分配量也可以作为对基准分配量乘以上述变化率得到的值求出，进而，也可以通过对该值乘以调节值或加减运算来求出。

在能量回收装置20中，在压缩装置1的驱动过程中始终检测压缩气体的温度变化，在温度变化的情况下（步骤S52），如上述那样求出温度相对于基准温度的变化率，基于该变化率反复从基准分配量变更分配量（步骤S53）。

以上对流量调节操作的流程进行了说明，但在能量回收装置20中，在调整了工作介质向第1及第2热交换器21、22流入的分配量后，基于来自第2压缩机12的压缩气体的温度的变化率将分配量再调整。由此，在从第1压缩机11排出的压缩气体及从第2压缩机12排出的压缩气体中的温度较高的压缩气体流入的热交换器中，增大工作介质的分配量，在温度较低的压缩气体流入的热交换器中，减少工作介质的分配量。结果，能够高效地回收压缩气体的热能。

在压缩装置1中，在从压缩气体的温度变化到从第2热交换器22流出的工作介质的温度变化之间稍稍需要时间。压缩装置1通过直接检测压缩气体的温度而调整分配量，使得与基于工作介质的温度或过热度调整分配量的情况相比，能够迅速地应对压缩气体的温度变化。进而，通过使从第1压缩机11排出的压缩气体的压力成为恒定，能够容易地进行流量调节操作。

在第2实施方式中，也可以在阀控制部42中求出变动后的压缩气体的压力相对于基准压力的变化率，基于该变化率将向第2热交换器22流入的工作介质的分配量从基准分配量变更。

在流量调节操作中，也可以在将压缩气体向需求目的地供给的中途进行求出基准分配量的作业。基准分配量也可以根据压缩气体的温度的变化状况再设定。

另外，此次公开的实施方式在全部的方面都是例示性的，而不应被认为是限制性的。本发明的范围不是由上述的实施方式的说明表示，而是由权利要求书表示，还包含与权利要求书等同的意义及范围内的全部变更。

例如，在阀控制部42中，也可以调整向第1及第2热交换器21、22流入的工作介质的分配量，以使第1温度T1除以第2温度T2得到的值收纳在一定范围内。当然，也可以基于第2温度T2除以第1温度T1得到的值来调整分配量。也可以基于第1温度T1与第2温度T2的比来调整分配量。这样，阀控制部42只要能够基于从第1及第2热交换器21、22分别流出的气相的工作介质的温度调整工作介质的分配量，则可以利用各种各样的计算方法。此外，也可以代替第1温度T1及第2温度T2而利用第1过热度及第2过热度。

在上述实施方式中，也可以在调节了流量调节阀V的开度后，进行泵30的转速的调节（即，整体流量的调节）。此外，流量调节阀V的开度的调节和泵30的转速的调节也可以同时进行。

在上述实施方式中，流量调节阀V也可以设置在第1分支流路34a中的比第1热交换器21靠上游侧的部位，也可以在第1分支流路34a及第2分支流路34b双方都设置流量调节阀。或者，流量调节阀V也可以是设置在上述分支部（各分支流路34a、34b的上游侧的端部彼此的连接部）中的三通阀。

在上述实施方式中，表示了整体流量控制部44通过控制泵30的转速来调节液相的工作介质向各热交换器21、22流入的整体流量的例子，但整体流量的调节的方式并不限于此。例如，也可以设置将泵30以旁通的方式与主流路33连接的旁通流路和设置在该旁通流路中的旁通阀，整体流量控制部44通过调节旁通阀的开度来调节液相的工作介质向各热交换器21、22流入的整体流量。

在图1中，由于从第1及第2热交换器21、22分别流出的工作介质的压力大致相同，所以也可以仅由第1压力传感器52及第2压力传感器54的一方求出这些压力。此外，也可以在比第1分支流路34a及第2分支流路34b的汇合部靠下游侧的位置设置1个压力传感器。在图7中也是同样的。此外，在图4中，也只要设置压力传感器52、54、56的至少一个即可。

在上述实施方式中，作为将来自膨胀机24的动力回收的动力回收部，也可以在发电机26以外设置旋转机械。

在上述实施方式中，作为为了使液相的工作介质蒸发而向各热交换器21、22供给的热源例示了压缩气体，但作为热源，也可以是从外部的多个热源供给的温水、蒸气或排气等流体。例如，也可以作为与第1热交换器21对应的第1热源而使用温泉水，作为与第2热交换器22对应的第2热源而使用温泉蒸气。或者，多个热源也可以是工厂排热。例如，也可以向第1热交换器21作为热源供给高温的工厂排水，向第2热交换器22作为热源供给高温的排气。此外，热源也可以是通过为了冷却加热壁面（焚烧炉的壁面）而供给到该壁面上的冷却流体蒸发而生成的蒸气。

热交换器的数量也可以是三个以上。热交换器的数量和热源的数量不需要是相同的，也可以利用多个热交换器回收一个热源的热能。

Claims (10)

1.一种能量回收装置，通过工作介质的朗肯循环将来自热源的热能回收，其特征在于，由以下部分构成：

多个热交换器，在上述朗肯循环上相互并联地连接，并且不同的热源流入上述多个热交换器的每个中；

膨胀机，使在上述多个热交换器中与热源热交换后的工作介质膨胀；

动力回收部，将来自上述膨胀机的动力回收；

冷凝器，使从上述膨胀机流出的工作介质冷凝；

泵，将从上述冷凝器流出的工作介质向上述多个热交换器输送；

多个温度传感器，检测从上述多个热交换器的每个流出的气相的工作介质的温度；

多个压力传感器，检测从上述多个热交换器的每个流出的气相的工作介质的压力；

流量调节阀，设置在朝向上述多个热交换器的每个的多个分支流路中的至少一个分支流路中；以及

调节部，通过控制上述流量调节阀，调节液相的工作介质向上述多个热交换器的每个的流入量，上述调节部基于上述多个温度传感器的每个检测到的温度，或基于根据上述多个温度传感器的每个检测到的温度和上述多个压力传感器的每个检测到的压力计算出的各个过热度，进行控制。

2.如权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，

还包括调节液相的工作介质向上述多个热交换器流入的整体流量的整体流量控制部，

上述整体流量控制部基于上述多个温度传感器的每个检测到的温度，或基于根据上述多个温度传感器的每个检测到的温度和上述多个压力传感器的每个检测到的压力计算出的各个过热度，控制从上述泵送出的工作介质的流量，以使从上述多个热交换器流出的气相的工作介质的过热度的平均值或温度的平均值收纳在特定的范围内。

3.如权利要求1所述的能量回收装置，其特征在于，

还包括调节液相的工作介质向上述多个热交换器流入的整体流量的整体流量控制部，

上述整体流量控制部基于上述多个温度传感器的每个检测到的温度，或基于根据上述多个温度传感器的每个检测到的温度和上述多个压力传感器的每个检测到的压力计算出的各个过热度，控制从上述泵送出的工作介质的流量，以使从上述多个热交换器流出的气相的工作介质汇合后流入上述膨胀机之前的气相的工作介质的过热度或温度收纳在特定的范围内。

4.一种压缩装置，其特征在于，

包括：

权利要求1所述的能量回收装置；

第1压缩机，对气体进行压缩；和

第2压缩机，对从上述第1压缩机排出的压缩气体进一步进行压缩，

上述能量回收装置的上述多个热交换器包括：

将从上述第1压缩机排出的压缩气体的热能回收的第1热交换器；和

将从上述第2压缩机排出的压缩气体的热能回收的第2热交换器。

5.如权利要求4所述的压缩装置，其特征在于，

还包括压力控制部，该压力控制部使由上述第1压缩机排出的气体的压力大致恒定，并根据需求侧的要求压力改变由上述第2压缩机排出的气体的压力，

上述调节部基于由上述第2压缩机排出的气体的压力或温度的变化率进一步调节液相的工作介质流入上述多个热交换器的每个中的流入量。

6.如权利要求4所述的压缩装置，其特征在于，

上述调节部在将从上述第1压缩机和上述第2压缩机分别排出的压缩气体的温度维持为大致恒定的情况下，当在向需求目的地供给压缩气体之前调节上述能量回收装置的动作时，调节液相的工作介质向上述多个热交换器的流入量。

7.一种能量回收方法，使用工作介质的朗肯循环将来自热源的热能回收，其特征在于，包括：

a）准备多个热交换器并获得从上述多个热交换器的每个流出的气相的工作介质的温度或过热度的工序，所述多个热交换器在上述朗肯循环上相互并联地连接，并且多个热源流入所述多个热交换器中；和

b）基于上述温度或上述过热度调节液相的工作介质向上述多个热交换器的每个流入的流入量的工序。

8.如权利要求7所述的能量回收方法，其特征在于，

使用包括以下部分的能量回收装置实施上述a）和上述b）工序：上述多个热交换器、使在各热交换器中与热源热交换后的气相的工作介质膨胀的膨胀机、将来自上述膨胀机的动力回收的动力回收部、使从上述膨胀机流出的气相的工作介质冷凝的冷凝器、和将从上述冷凝器流出的液相的工作介质向上述多个热交换器输送的泵。

9.如权利要求7所述的能量回收方法，其特征在于，

还包括在上述a）和上述b）工序前后或与上述a）和上述b）工序同时地调节液相的工作介质向上述多个热交换器流入的整体流量的工序，以使从上述多个热交换器流出的气相的工作介质的过热度的平均值或温度的平均值收纳在特定的范围内。

10.如权利要求7所述的能量回收方法，其特征在于，

还包括在上述a）和上述b）工序前后或与上述a）和上述b）工序同时地调节液相的工作介质向上述多个热交换器流入的整体流量的工序，以使从上述多个热交换器流出的气相的工作介质汇合后流入上述膨胀机之前的气相的工作介质的过热度或温度收纳在特定的范围内。