CN109812308A - 热能回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制气相的中间媒介向中间媒介泵的流入的热能回收装置。本发明是热能回收系统，具备蒸发器(30)、膨胀机(32)、动力回收机(34)、凝缩器(36)、工作媒介泵(38)、使中间媒介蒸发的加热器(11、12)、中间媒介循环流路(10)、中间媒介泵(14)、连接于中间媒介循环流路(10)而将蒸发器(30)旁路的旁路流路(20)、设置于旁路流路(20)而使中间媒介凝缩的冷却器(22)、一次压力调整阀(V1)，前述一次压力调整阀(V1)是设置于旁路流路(20)的冷却器(22)的上游侧的部位的阀，将比该阀靠上游侧的部位的压力的值保持成设定值。

Description

热能回收系统
技术领域
本发明涉及热能回收系统。
背景技术
以往，已知经由中间媒介及工作媒介从工厂或发动机的排热回收动力的热能回收系统。例如，在专利文献1公开了如下热回收型发电系统，前述热回收型发电系统具备热源侧流体回路和工作媒介回路(热能回收单元)，前述热源侧流体回路借助水(中间媒介)回收从发动机排出的排出气体的热，前述工作媒介回路(热能回收单元)借助工作媒介从该热源侧流体回路回收热。
热源侧流体回路具有供水循环的水循环流路。在该水循环流路设置有节能器、贮存器、泵(中间媒介泵)，前述节能器通过借助被从发动机排出的排出气体将水加热来使水蒸发，前述贮存器将水存积，前述泵(中间媒介泵)将水送向节能器。
工作媒介回路具有使工作媒介蒸发的蒸发器、使从蒸发器流出的工作媒介膨胀的膨胀机、与膨胀机连接的发电机、使从膨胀机流出的工作媒介凝缩的凝缩器、将从凝缩器流出的工作媒介送向蒸发器的循环泵。蒸发器设置于水循环流路的节能器和贮存器之间的部位。即，从节能器流出的水蒸气的热在蒸发器处被施加至工作媒介。另外，向蒸发器流入的水蒸气通过在该蒸发器与工作媒介进行热交换来凝缩。
专利文献1：日本特开2016-180322号公报。
在记载于专利文献1那样的热能回收系统中，在工作媒介回路(热能回收单元)的停止时、水蒸气(中间媒介)在蒸发器不完全凝缩的情况下，有水蒸气流入中间媒介泵的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供能够抑制气相的中间媒介向中间媒介泵流入的热能回收装置。
为了实现前述目的，本发明提供一种热能回收系统，前述热能回收系统具备蒸发器、膨胀机、动力回收机、凝缩器、工作媒介泵、加热器、中间媒介循环流路、中间媒介泵、旁路流路、冷却器、一次压力调整阀，前述蒸发器借助气相的中间媒介将具有比该中间媒介的沸点低的沸点的工作媒介加热，由此使前述工作媒介蒸发，前述膨胀机使从前述蒸发器流出的工作媒介膨胀，前述动力回收机连接于前述膨胀机，前述凝缩器使从前述膨胀机流出的工作媒介凝缩，前述工作媒介泵将从前述凝缩器流出的工作媒介送向前述蒸发器，前述加热器使前述中间媒介蒸发，前述中间媒介循环流路将前述加热器和前述蒸发器以该顺序连接，前述中间媒介泵设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述加热器的上游侧的部位，前述旁路流路连接于前述中间媒介循环流路，将前述蒸发器旁路，前述冷却器设置于前述旁路流路，使前述中间媒介凝缩，前述一次压力调整阀是设置于前述旁路流路的前述冷却器的上游侧的部位的阀，将比该阀靠上游侧的部位的压力的值保持成设定值。
在本热能回收系统中，借助一次压力调整阀将穿过中间媒介循环流路向蒸发器流入的气相的中间媒介的压力保持成设定值(使从蒸发器流出的中间媒介的压力为与从蒸发器流出的中间媒介的温度对应的饱和压力以下的值)。由此，抑制气相的中间媒介从蒸发器流出。此外，通过一次压力调整阀的气相的中间媒介通过被冷却器冷却而凝缩。由此，抑制气相的中间媒介向泵流入。
此外，本发明提供一种热能回收系统，前述热能回收系统具备蒸发器、膨胀机、动力回收机、凝缩器、工作媒介泵、加热器、中间媒介循环流路、中间媒介泵、旁路流路、冷却器、调整部，前述蒸发器借助气相的中间媒介将具有比该中间媒介的沸点低的沸点的工作媒介加热，由此使前述工作媒介蒸发，前述膨胀机使从前述蒸发器流出的工作媒介膨胀，前述动力回收机连接于前述膨胀机，前述凝缩器使从前述膨胀机流出的工作媒介凝缩，前述工作媒介泵将从前述凝缩器流出的工作媒介送向前述蒸发器，前述加热器使前述中间媒介蒸发，前述中间媒介循环流路将前述加热器和前述蒸发器以该顺序连接，前述中间媒介泵设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述加热器的上游侧的部位，前述旁路流路连接于前述中间媒介循环流路，将前述蒸发器旁路，前述冷却器设置于前述旁路流路，使前述中间媒介凝缩，前述调整部调整从前述加热器流出的中间媒介的向前述蒸发器的前述中间媒介的流入量和向前述冷却器的前述中间媒介的流入量，前述调整部调整前述中间媒介向前述蒸发器的流入量，使得向前述蒸发器流入的中间媒介的压力的值为设定值。
在本热能回收系统中，穿过中间媒介循环流路向蒸发器流入的气相的中间媒介的压力也被保持成设定值。由此，抑制气相的中间媒介向泵的流入。
此外，本发明提供一种热能回收系统，前述热能回收系统具备蒸发器、膨胀机、动力回收机、凝缩器、工作媒介泵、加热器、中间媒介循环流路、中间媒介泵、冷却器、一次压力调整阀，前述蒸发器借助气相的中间媒介将具有比该中间媒介的沸点低的沸点的工作媒介加热，由此使前述工作媒介蒸发，前述膨胀机使从前述蒸发器流出的工作媒介膨胀，前述动力回收机连接于前述膨胀机，前述凝缩器使从前述膨胀机流出的工作媒介凝缩，前述工作媒介泵将从前述凝缩器流出的工作媒介送向前述蒸发器，前述加热器使前述中间媒介蒸发，前述中间媒介循环流路将前述加热器和前述蒸发器以该顺序连接，前述中间媒介泵设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述加热器的上游侧的部位，前述冷却器设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述中间媒介泵的上游侧的部位，使从前述蒸发器流出的中间媒介凝缩，前述一次压力调整阀是设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器和前述中间媒介泵之间的部位的阀，将比该阀靠上游侧的部位的压力的值保持成设定值。
在本热能回收系统中，借助一次压力调整阀将向蒸发器流入的气相的中间媒介的压力保持成设定值(使从蒸发器流出的中间媒介的压力为与从蒸发器流出的中间媒介的温度对应的饱和压力以下的值)，所以向蒸发器流入的气相的中间媒介借助该蒸发器大体凝缩，此外，从蒸发器流出的中间媒介被冷却器冷却。由此，抑制气相的中间媒介向泵的流入。
此外，本发明提供一种热能回收系统，前述热能回收系统具备蒸发器、膨胀机、动力回收机、凝缩器、工作媒介泵、加热器、中间媒介循环流路、中间媒介泵、冷却器、流量调整阀、控制部，前述蒸发器借助气相的中间媒介将具有比该中间媒介的沸点低的沸点的工作媒介加热，由此使前述工作媒介蒸发，前述膨胀机使从前述蒸发器流出的工作媒介膨胀，前述动力回收机连接于前述膨胀机，前述凝缩器使从前述膨胀机流出的工作媒介凝缩，前述工作媒介泵将从前述凝缩器流出的工作媒介送向前述蒸发器，前述加热器使前述中间媒介蒸发，前述中间媒介循环流路将前述加热器和前述蒸发器以该顺序连接，前述中间媒介泵设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述加热器的上游侧的部位，前述冷却器设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述中间媒介泵的上游侧的部位，使从前述蒸发器流出的中间媒介凝缩，前述流量调整阀设置于前述中间媒介循环流路的前述冷却器和前述中间媒介泵之间的部位，前述控制部控制前述流量调整阀的开度，使得流入前述蒸发器的中间媒介的压力的值为设定值。
在本热能回收系统中，借助控制部控制流量调整阀的开度，由此穿过中间媒介循环流路向蒸发器流入的气相的中间媒介的压力被保持成设定值。由此，抑制气相的中间媒介向泵的流入。
发明效果
如上所述，根据本发明，能够提供能够抑制气相的中间媒介向中间媒介泵流入的热能回收装置。
附图说明
图1是概略地表示本发明的第1实施方式的热能回收系统的结构的图。
图2是概略地表示图1所示的热能回收系统的变形例的结构的图。
图3是概略地表示图1所示的热能回收系统的变形例的结构的图。
图4是概略地表示本发明的第2实施方式的热能回收系统的结构的图。
图5是概略地表示图4所示的热能回收系统的变形例的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地说明用于实施本发明的方式。
(第1实施方式)
图1表示本发明的第1实施方式的热能回收系统的结构。该热能回收系统具备借助中间媒介将从发动机排出的排出气体等的热回收的中间媒介回路1、借助工作媒介(具有比中间媒介的沸点低的沸点的媒介)从该中间媒介回路1回收热的热能回收单元2。
中间媒介回路1借助中间媒介(在本实施方式中为水)回收发动机驱动时的排热等。中间媒介回路1具有中间媒介循环流路10。在该中间媒介循环流路10处设置有第1加热器11、第2加热器12、中间媒介泵14。
第1加热器11借助第1加热媒介(从增压机向发动机供给的增压空气等)将中间媒介加热。
第2加热器12设置于中间媒介循环流路10的第1加热器11的下游侧的部位。第2加热器12借助第2加热媒介(发动机的排出气体等)将从第1加热器11流出的中间媒介进一步加热。中间媒介在饱和状态或稍过热的状态下从第2加热器12流出。
中间媒介泵14设置于中间媒介循环流路10的第2加热器12的下游侧且第1加热器11的上游侧的部位。中间媒介泵14将液相的中间媒介送向第1加热器11。
热能回收单元2借助工作媒介从中间媒介回路1回收热。热能回收单元2具备蒸发器30、膨胀机32、动力回收机34、凝缩器36、工作媒介泵38、将蒸发器30、膨胀机32、凝缩器36及工作媒介泵38按该顺序连接的工作媒介循环流路40。
蒸发器30设置于中间媒介循环流路10的第2加热器12和中间媒介泵14之间的部位。即，蒸发器30通过使工作媒介和气相的中间媒介(在本实施方式中为水蒸气)热交换来使工作媒介蒸发。另一方面，中间媒介在蒸发器30凝缩。在本实施方式中，在中间媒介循环流路10的蒸发器30和中间媒介泵14之间的部位设置有疏水器16。疏水器16允许液相的中间媒介通过，且禁止气相的工作媒介通过。
膨胀机32设置于工作媒介循环流路40的蒸发器30的下游侧的部位。膨胀机32使从蒸发器30流出的气相的工作媒介膨胀。在本实施方式中，作为膨胀机32，使用具有被气相的工作媒介的膨胀能量旋转驱动的转子的容积式的螺杆膨胀机。
动力回收机34连接于膨胀机32。动力回收机34通过随着膨胀机32的驱动而旋转来从工作媒介回收动力。在本实施方式中，使用发电机作为动力回收机34。另外，也可以使用压缩机等作为动力回收机34。
凝缩器36设置于工作媒介循环流路40的膨胀机32的下游侧的部位。凝缩器36通过使从膨胀机32流出的工作媒介和冷却媒介(冷却水等)热交换来使工作媒介凝缩。
工作媒介泵38设置于工作媒介循环流路40的凝缩器36的下游侧的部位(凝缩器36和蒸发器30之间的部位)。工作媒介泵38将从凝缩器36流出的液相的工作媒介送向蒸发器30。
本实施方式的中间媒介回路1还具有将蒸发器30旁路的旁路流路20、设置于旁路流路20的冷却器22、一次压力调整阀V1。
旁路流路20的上游侧的部位连接于中间媒介循环流路10的第2加热器12和蒸发器30之间的部位。旁路流路20的下游侧的部位连接于中间媒介循环流路10的疏水器16和中间媒介泵14之间的部位。
冷却器22通过将在旁路流路20流动的气相的中间媒介借助冷却媒介(冷却水等)冷却来使该中间媒介凝缩。
一次压力调整阀V1设置于旁路流路20的该旁路流路20的上游侧的端部和冷却器22之间的部位。一次压力调整阀V1将比该阀靠上游侧的部位的压力的值保持成设定值。具体地，在从第2加热器12流出具有比前述设定值高的值的压力的中间媒介的情况下，一次压力调整阀V1使该中间媒介的一部分通过，由此将比该阀靠上游侧的部位的压力保持成前述设定值。另外，通过一次压力调整阀V1的气相的中间媒介向冷却器22流入。因此，具有设定值的压力的气相的中间媒介向蒸发器30流入。该设定值被设定成，使从蒸发器30流出的中间媒介的压力为与从蒸发器30流出的中间媒介的温度对应的饱和压力以下的值(向蒸发器30流入的气相的中间媒介在蒸发器30大体完全凝缩的值)。
如上所述，在本热能回收系统中，借助一次压力调整阀V1将穿过中间媒介循环流路10而向蒸发器30流入的气相的中间媒介的压力保持成设定值，所以抑制气相的中间媒介从蒸发器30流出。此外，通过一次压力调整阀V1的气相的中间媒介通过被冷却器22冷却而凝缩。由此，抑制气相的中间媒介向中间媒介泵14流入。
另外，在本实施方式的热能回收系统中，如图2及图3所示，也可以取代一次压力调整阀V1而设置调整部17。调整部17将从第2加热器12流出的气相的中间媒介的向蒸发器30的气相的中间媒介的流入量和向冷却器22的气相的中间媒介的流入量调整。
在图2的例子中，调整部17具有三通阀V2和控制部18。三通阀V2设置于中间媒介循环流路10和旁路流路20的上游侧的端部的连接部。控制部18控制三通阀V2的开度，使得流入蒸发器30的气相的中间媒介的压力的值为前述设定值。另外，流入蒸发器30的气相的中间媒介的压力被设置于中间媒介循环流路10的三通阀V2和蒸发器30之间的部位的压力传感器19检测。在该方式中，穿过中间媒介循环流路10向蒸发器30流入的气相的中间媒介的压力也被保持成设定值，所以抑制气相的中间媒介向中间媒介泵14流入。
在图3的例子中，调整部17具有设置于旁路流路20的比冷却器22靠上游侧的部位的流量调整阀V3和控制部18。控制部18控制流量调整阀V3的开度，使得向蒸发器30流入的气相的中间媒介的压力的值为前述设定值。另外，向蒸发器30流入的气相的中间媒介的压力被设置于旁路流路20的比流量调整阀V3靠上游侧的部位、或者中间媒介循环流路10的第2加热器12和蒸发器30之间的部位的压力传感器19检测。在该方式中也抑制气相的中间媒介向中间媒介泵14流入。
(第2实施方式)
接着，参照图4，同时说明本发明的第2实施方式的热能回收系统。另外，在第2实施方式中，仅关于与第1实施方式不同的部分进行说明，省略与第1实施方式相同的构造、作用及效果的说明。
在本实施方式中，中间媒介回路1不具有旁路流路及疏水器，而具有设置于中间媒介循环流路10的蒸发器30和中间媒介泵14之间的部位的冷却器24及一次压力调整阀V4。
冷却器24通过将从蒸发器30流出的中间媒介借助冷却媒介(冷却水等)冷却来使该中间媒介凝缩。
一次压力调整阀V4设置于中间媒介循环流路10的冷却器24和中间媒介泵14之间的部位。一次压力调整阀V4将比该阀靠上游侧的部位的压力保持成设定值(使从蒸发器30流出的中间媒介的压力为与从蒸发器30流出的中间媒介的温度对应的饱和压力以下的值)。
如上所述，在本实施方式的热能回收系统中，借助一次压力调整阀V4将向蒸发器30流入的气相的中间媒介的压力保持成设定值，所以向蒸发器30流入的气相的中间媒介被该蒸发器30大体凝缩，此外，从蒸发器30流出的中间媒介被冷却器24冷却。由此，抑制气相的中间媒介向中间媒介泵14流入。
另外，在该实施方式的热能回收系统中，如图5所示，也可以取代一次压力调整阀V4而设置流量调整阀V5及控制部18。流量调整阀V5设置于与设置一次压力调整阀V4的部位相同的部位，即设置于中间媒介循环流路10的冷却器24和中间媒介泵14之间的部位。控制部18控制流量调整阀V5的开度，使得流入蒸发器30的中间媒介的压力的值为设定值。另外，流入蒸发器30的中间媒介的压力被压力传感器19检测，前述压力传感器19设置于中间媒介循环流路10的比蒸发器30靠上游侧且比第2加热器12靠下游侧的部位，或者设置于中间媒介循环流路10的比流量调整阀V5靠上游侧且比蒸发器30靠下游侧的部位。
在该方式中，借助控制部18控制流量调整阀V5的开度，由此穿过中间媒介循环流路10流入蒸发器30的气相的中间媒介的压力被保持成设定值。由此，抑制气相的中间媒介向中间媒介泵14的流入。
另外，此次公开的实施方式应被理解为在所有的方面均为例示而非限制性的。本发明的范围不被上述实施方式的说明而被权利要求书所表示，进而包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有改变。
例如，也可以省略第1加热器11及第2加热器12的某一方。
附图标记说明
1 中间媒介回路
2 热能回收单元
10 中间媒介流路
11 第1加热器
12 第2加热器
14 中间媒介泵
16 疏水器
17 调整部
18 控制部
20 旁路流路
22 冷却器
24 冷却器
30 蒸发器
32 膨胀机
34 动力回收机
36 凝缩器
38 工作媒介泵
40 工作媒介循环流路
V1 一次压力调整阀
V2 三通阀
V3 流量调整阀
V4 一次压力调整阀
V5 流量调整阀。

Claims (4)

1.一种热能回收系统，其特征在于，
具备蒸发器、膨胀机、动力回收机、凝缩器、工作媒介泵、加热器、中间媒介循环流路、中间媒介泵、旁路流路、冷却器、一次压力调整阀，
前述蒸发器借助气相的中间媒介将具有比该中间媒介的沸点低的沸点的工作媒介加热，由此使前述工作媒介蒸发，
前述膨胀机使从前述蒸发器流出的工作媒介膨胀，
前述动力回收机连接于前述膨胀机，
前述凝缩器使从前述膨胀机流出的工作媒介凝缩，
前述工作媒介泵将从前述凝缩器流出的工作媒介送向前述蒸发器，
前述加热器使前述中间媒介蒸发，
前述中间媒介循环流路将前述加热器和前述蒸发器以该顺序连接，
前述中间媒介泵设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述加热器的上游侧的部位，
前述旁路流路连接于前述中间媒介循环流路，将前述蒸发器旁路，
前述冷却器设置于前述旁路流路，使前述中间媒介凝缩，
前述一次压力调整阀是设置于前述旁路流路的前述冷却器的上游侧的部位的阀，将比该阀靠上游侧的部位的压力的值保持成设定值。
2.一种热能回收系统，其特征在于，
具备蒸发器、膨胀机、动力回收机、凝缩器、工作媒介泵、加热器、中间媒介循环流路、中间媒介泵、旁路流路、冷却器、调整部，
前述蒸发器借助气相的中间媒介将具有比该中间媒介的沸点低的沸点的工作媒介加热，由此使前述工作媒介蒸发，
前述膨胀机使从前述蒸发器流出的工作媒介膨胀，
前述动力回收机连接于前述膨胀机，
前述凝缩器使从前述膨胀机流出的工作媒介凝缩，
前述工作媒介泵将从前述凝缩器流出的工作媒介送向前述蒸发器，
前述加热器使前述中间媒介蒸发，
前述中间媒介循环流路将前述加热器和前述蒸发器以该顺序连接，
前述中间媒介泵设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述加热器的上游侧的部位，
前述旁路流路连接于前述中间媒介循环流路，将前述蒸发器旁路，
前述冷却器设置于前述旁路流路，使前述中间媒介凝缩，
前述调整部调整从前述加热器流出的中间媒介的向前述蒸发器的前述中间媒介的流入量和向前述冷却器的前述中间媒介的流入量，
前述调整部调整向前述蒸发器的前述中间媒介的流入量，使得向前述蒸发器流入的中间媒介的压力的值为设定值。
3.一种热能回收系统，其特征在于，
具备蒸发器、膨胀机、动力回收机、凝缩器、工作媒介泵、加热器、中间媒介循环流路、中间媒介泵、冷却器、一次压力调整阀，
前述蒸发器借助气相的中间媒介将具有比该中间媒介的沸点低的沸点的工作媒介加热，由此使前述工作媒介蒸发，
前述膨胀机使从前述蒸发器流出的工作媒介膨胀，
前述动力回收机连接于前述膨胀机，
前述凝缩器使从前述膨胀机流出的工作媒介凝缩，
前述工作媒介泵将从前述凝缩器流出的工作媒介送向前述蒸发器，
前述加热器使前述中间媒介蒸发，
前述中间媒介循环流路将前述加热器和前述蒸发器以该顺序连接，
前述中间媒介泵设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述加热器的上游侧的部位，
前述冷却器设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述中间媒介泵的上游侧的部位，使从前述蒸发器流出的中间媒介凝缩，
前述一次压力调整阀是设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器和前述中间媒介泵之间的部位的阀，将比该阀靠上游侧的部位的压力的值保持成设定值。
4.一种热能回收系统，其特征在于，
具备蒸发器、膨胀机、动力回收机、凝缩器、工作媒介泵、加热器、中间媒介循环流路、中间媒介泵、冷却器、流量调整阀、控制部，
前述蒸发器借助气相的中间媒介将具有比该中间媒介的沸点低的沸点的工作媒介加热，由此使前述工作媒介蒸发，
前述膨胀机使从前述蒸发器流出的工作媒介膨胀，
前述动力回收机连接于前述膨胀机，
前述凝缩器使从前述膨胀机流出的工作媒介凝缩，
前述工作媒介泵将从前述凝缩器流出的工作媒介送向前述蒸发器，
前述加热器使前述中间媒介蒸发，
前述中间媒介循环流路将前述加热器和前述蒸发器以该顺序连接，
前述中间媒介泵设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述加热器的上游侧的部位，
前述冷却器设置于前述中间媒介循环流路的前述蒸发器的下游侧且前述中间媒介泵的上游侧的部位，使从前述蒸发器流出的中间媒介凝缩，
前述流量调整阀设置于前述中间媒介循环流路的前述冷却器和前述中间媒介泵之间的部位，
前述控制部控制前述流量调整阀的开度，使得流入前述蒸发器的中间媒介的压力的值为设定值。
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