CN110056405A - 热能回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明目的是提供一种能够抑制动作介质的分解的热能回收装置。一种热能回收装置（1），具备：加热器（20），通过利用加热介质的热，将动作介质加热；膨胀机（22）；动力回收机（24）；冷凝器（26）；泵（28）；循环流路（30）；以及调整部（41、42、43），调整加热器（20）中的向动作介质的输入热量，以使与从加热器（20）流出的动作介质的温度相关的指标成为设定温度以下。

Description

热能回收装置
技术领域
本发明涉及热能回收装置。
背景技术
以往，已知有从发动机的排出气体或从工厂的各种设备排出的排出气体等加热介质将热回收的热能回收装置。例如，在专利文献1中，公开了一种低温热回收系统，其具备搭载在船舶上的原动机、具有涡轮及压缩机的增压器、和将从原动机排出的排出气体的热回收的有机介质低温热回收机构。
借助从原动机排出的排出气体将涡轮驱动。压缩机与涡轮连接，随着涡轮的旋转而喷出前述增压空气。有机介质低温热回收机构具备借助前述排出气体将有机介质（R245fa等）加热的第1热交换器、包括发电机的涡轮单元、使从涡轮单元流出的有机介质冷凝的冷凝器、和将从冷凝器流出的有机介质向第1热交换器输送的循环泵。第1热交换器设置在将从增压器的涡轮排出的排出气体向烟囱引导的流路中。该第1热交换器被连接到供有机介质循环的正规移送线路中的循环泵与涡轮单元之间的部位。即，在有机介质低温热回收机中，在第1热交换器中，有机介质从由原动机排出的排出气体接受热，该热能被涡轮单元的发电机回收。
专利文献1：日本特开2016—160870号公报。
在专利文献1所记载的有机介质低温热回收机构中，担心起因于向第1热交换器供给的排出气体的温度的上升等而从第1热交换器流出的有机介质的温度超过该有机介质的分解温度的情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够抑制动作介质的分解的热能回收装置。
作为用来解决前述课题的手段，本发明提供一种热能回收装置，具备：加热器，通过利用加热介质的热，将动作介质加热；膨胀机，使从前述加热器流出的动作介质膨胀；动力回收机，与前述膨胀机连接；冷凝器，使从前述膨胀机流出的动作介质冷凝；泵，将从前述冷凝器流出的动作介质向前述加热器输送；循环流路，将前述加热器、前述膨胀机、前述冷凝器及前述泵按照该顺序连接；以及调整部，调整前述加热器中的向前述动作介质的输入热量，以使与从前述加热器流出的前述动作介质的温度相关的指标成为设定温度以下。
在本热能回收装置中，调整部调整加热器中的向动作介质的输入热量，以使前述指标（向加热器流入的加热介质（排出气体等）的温度或从加热器流出的动作介质的温度）成为设定温度以下，所以通过将前述设定温度设定为动作介质的分解温度，有效地抑制了动作介质的分解。
此外，在前述热能回收装置中，优选的是，还具备供前述加热介质流动的加热介质流路；前述加热器设置在前述加热介质流路中。
在该方案中，加热介质的热被直接向动作介质投入。
此外，也可以是，前述调整部是设置在前述加热介质流路中的前述加热器的上游侧的部位的冷却部，具有将前述加热介质冷却以使向前述加热器流入的前述加热介质的温度成为前述设定温度以下的结构。
在该方案中，从加热器流出的动作介质的温度也有效地成为设定温度以下。
此外，也可以是，前述加热介质流路将前述发动机、前述冷却部及前述加热器按照该顺序连接，以将发动机的排出气体作为前述加热介质向前述加热器供给；前述冷却部具有将前述加热介质借助冷却介质冷却的涤气器。
在该方案中，发动机的排出气体的排热被有效地利用，并且，还同时由涤气器进行排出气体的清洗和冷却。
或者，也可以是，前述冷却部具有将前述加热介质借助冷却介质冷却的冷却器。
在该方案中，从加热器流出的动作介质的温度也有效地成为设定温度以下。
或者，也可以是，前述加热介质流路将前述发动机、前述冷却部及前述加热器按照该顺序连接，以将发动机的排出气体作为前述加热介质向前述加热器供给；前述冷却部具有向前述加热介质流路供给比前述加热介质的温度低温的气体的风扇。
在该方案中，从加热器流出的动作介质的温度也有效地成为设定温度以下。
此外，也可以是，当向前述加热器流入的前述加热介质的温度或从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为比前述设定温度低的基准温度以上时，前述调整部进行前述冷却部中的前述加热介质的冷却。
在该方案中，当向加热器流入的加热介质的温度或从加热器流出的动作介质的温度成为基准温度以上时，由冷却部将加热介质冷却，所以从加热器流出的动作介质的温度有效地成为设定温度以下。
此外，也可以是，前述调整部调整向前述加热器的前述动作介质的流入量，以使从前述加热器流出的前述动作介质的温度作为前述指标而成为前述设定温度以下。
在该方案中，除了冷却部以外，还进行向加热器的动作介质的流入量的调整，所以能够使得从加热器流出的动作介质的温度更可靠地成为设定温度以下。
此外，在前述热能回收装置中，也可以是，还具备：加热介质流路，前述加热介质在其中流动；热交换器，通过使前述加热介质与中间介质热交换，使该中间介质蒸发；以及中间介质流路，前述中间介质在其中流动；前述加热器设置在前述中间介质流路中的前述热交换器的下游侧的部位。
在该方案中，经由中间介质（水等）将加热介质的热有效地向动作介质投入。
此外，优选的是，前述调整部调整前述加热器中的从前述中间介质向前述动作介质的输入热量，以使前述指标成为前述设定温度以下。
具体而言，优选的是，前述调整部具有：减压阀，设置在前述中间介质流路中的前述热交换器与前述加热器之间的部位；以及控制部，调整前述减压阀的开度，以使前述指标成为前述设定温度以下。
此外，也可以是，前述调整部具有：旁通流路，以将前述加热器旁通的方式与前述加热介质流路连接；以及流入量调整单元，通过调整向前述旁通流路流入的前述加热介质的流量和向前述加热器流入的前述加热介质的流量，调整前述加热器中的从前述加热介质向前述动作介质的输入热量，以使从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为前述设定温度以下。
在该方案中，通过流入量调整单元调整向旁通流路流入的加热介质的流量和向加热器流入的加热介质的流量，从加热器流出的动作介质的温度有效地成为设定温度以下。
此外，优选的是，前述流入量调整单元具有：旁通阀，设置在前述旁通流路中，能够进行开度调整；以及控制部，控制前述旁通阀的开度，以使从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为前述设定温度以下。
在该方案中，控制部通过调整旁通阀的开度，调整向旁通流路流入的加热介质的流量和向加热器流入的加热介质的流量。
此外，优选的是，前述流入量调整单元还具备开闭阀，所述开闭阀设置在前述加热介质流路中的与前述旁通流路并联的部位，能够进行开度调整；前述控制部控制前述旁通阀的开度及前述开闭阀的开度，以使从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为前述设定温度以下。
在该方案中，能够更准确地调整向旁通流路流入的加热介质的流量和向加热器流入的加热介质的流量。此外，与在加热介质流路和旁通流路的上游侧的端部的连接部处设置三通阀的情况相比，减小了在加热介质中发生的压力损失。
此外，前述旁通阀及前述开闭阀优选的是蝶形阀。
此外，优选的是，前述控制部进行过热度控制，所述过热度控制控制前述旁通阀的开度、前述开闭阀的开度及向前述加热器的前述动作介质的流入量，以使从前述加热器流出的前述动作介质的过热度包含在既定范围内。
在该方案中，能够在将从加热器流出的动作介质的温度有效地维持为设定温度以下，同时，提高经由膨胀机由动力回收机回收的动力。
此外，优选的是，前述控制部在前述过热度控制中，当前述过热度比前述既定范围的下限值小时，与减小前述旁通阀的开度的操作相比，以增大前述开闭阀的开度的控制为优先。
如果这样，则与以减小旁通阀的开度的操作为优先的情况相比，能够在避免在加热介质中发生的压力损失的增大的同时使向加热器的加热介质的流入量（加热器中的从加热介质向动作介质的输入热量）增大。
此外，优选的是，前述控制部在前述过热度控制中，当前述过热度比前述既定范围的上限值大时，与减小前述开闭阀的开度的操作相比，以增大前述旁通阀的开度的操作为优先。
如果这样，则与减小开闭阀的开度的情况相比，能够在减小在加热介质中发生的压力损失的同时，使向加热器的加热介质的流入量（加热器中的从加热介质向动作介质的入热量）减少。
此外，优选的是，前述控制部在前述过热度控制中，当从前述加热器流出的前述动作介质的温度比前述设定温度高时，进行紧急时控制，所述紧急时控制将前述旁通阀的开度设为最大并减小前述开闭阀的开度。
在该方案中，通过将旁通阀的开度设为最大，在避免在加热介质中发生的压力损失的增大的同时，减少向加热器的加热介质的流入量（加热器中的动作介质的受热量），由此能够有效地抑制动作介质的分解。
进而，优选的是，前述控制部在前述紧急时控制后，当从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为前述设定温度以下时，进行前述过热度控制。
如果这样，则能够实现动作介质的分解的有效的抑制和加热介质的热的有效的回收两者。
此外，优选的是，前述控制部进行停止控制，所述停止控制使向前述加热器的前述动作介质的流入量和向前述加热器的前述加热介质的流入量减少，以维持从前述加热器流出的前述动作介质的过热度为前述既定范围、并且从前述加热器流出的前述动作介质的温度为前述设定温度以下的状态。
在该方案中，能够在兼顾动作介质的分解的抑制和加热介质的热的有效的回收两者的同时，稳定地将热能回收装置停止。
进而，优选的是，前述控制部在前述停止控制中，当表示前述加热器中的前述动作介质从前述加热介质的热回收的停止的停止条件成立时，将前述开闭阀关闭。
在该方案中，在停止条件（泵的频率成为设定值以下、或从泵的停止起经过了既定时间等）成立时开闭阀被关闭，所以能够抑制在该装置的停止时加热介质继续向加热器的流入的情况、即在加热器中动作介质持续蒸发及由此从加热器流出的动作介质的温度上升的情况。
此外，优选的是，前述控制部进行起动控制，所述起动控制使向前述加热器的前述动作介质的流入量和向前述加热器的前述加热介质的流入量增大，以维持从前述加热器流出的前述动作介质的过热度为前述既定范围、并且从前述加热器流出的前述动作介质的温度为前述设定温度以下的状态。
在该方案中，能够在兼顾动作介质的分解的抑制和加热介质的热的有效的回收两者的同时稳定地将热能回收装置起动。
如以上这样，根据本发明，能够提供一种能够抑制动作介质的分解的热能回收装置。
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装置的结构的图。
图2是概略地表示第1实施方式的热能回收装置的变形例的图。
图3是概略地表示本发明的第2实施方式的热能回收装置的结构的图。
图4是概略地表示本发明的第3实施方式的热能回收装置的结构的图。
图5是表示控制部的起动控制及过热度控制的控制内容的流程图。
图6是表示控制部的紧急时控制的控制内容的流程图。
图7是表示控制部的停止控制的控制内容的流程图。
图8是概略地表示第3实施方式的热能回收装置的变形例的图。
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对本发明的第1实施方式的热能回收装置1进行说明。该热能回收装置1是通过从加热介质（在本实施方式中从排出气体）将热回收来生成动力的装置。在本实施方式中，热能回收装置1被搭载在具有发动机2及增压器3的船舶中。增压器3具有被从发动机2排出的排出气体驱动的涡轮4、和连接在涡轮4上并喷出用来向发动机2供给的增压空气的压缩机5。从压缩机5喷出的增压空气经由将压缩机5与发动机2连接的吸气线路L1被向发动机2供给。从发动机2排出的排出气体经由将发动机2与涡轮4连接的排气线路L2被向涡轮4供给。
如图1所示，热能回收装置1具备加热介质流路10、加热器20、膨胀机22、动力回收机24、冷凝器26、泵28、循环流路30和调整部41。循环流路30将加热器20、膨胀机22、冷凝器26及泵28按照该顺序连接。
加热介质流路10是供加热介质流动的流路。在本实施方式中，加热介质流路10是将从涡轮4排出的排出气体（加热介质）向烟囱6引导的流路。另外，在图1中，为了方便而描绘为加热介质从加热器20的下部流入、从上部流出，但为了使加热介质的流动相对于动作介质的流动成为对置流，实际上加热介质从加热器20的上部流入，从下部流出。此外，加热介质流路10与加热器20的侧面连接。
加热器20设置在加热介质流路10中。加热器20通过利用加热介质的热，将动作介质加热。具体而言，加热器20通过使在加热介质流路10中流动的加热介质与动作介质（R245fa等）热交换而将动作介质加热。在本实施方式中，作为加热器20而使用所谓的壳管形式的热交换器。即，加热器20具有供动作介质流动的导热管20a、和收容导热管20a并构成加热介质的流路的壳体20b。在本实施方式中，加热器20被作为使动作介质蒸发的蒸发器使用。但是，加热器20也可以被作为将液相的动作介质加热到该动作介质不蒸发的程度（以液相的动作介质的原状流出）的热交换器使用，或作为将动作介质加热以使该动作介质成为过热状态的过热器使用。
膨胀机22设置在循环流路30中的加热器20的下游侧的部位。膨胀机22使从加热器20流出的气相的动作介质膨胀。在本实施方式中，作为膨胀机22，使用具有被气相的动作介质的膨胀能量旋转驱动的转子的容积式的螺旋膨胀机。
动力回收机24与膨胀机22连接。动力回收机24随着膨胀机22的驱动而旋转，由此从动作介质将动力回收。在本实施方式中，作为动力回收机24而使用发电机。另外，作为动力回收机24也可以使用压缩机等。
冷凝器26设置在循环流路30中的膨胀机22的下游侧的部位。冷凝器26通过使从膨胀机22流出的动作介质与冷却介质（海水等）热交换，使动作介质冷凝。
泵28设置在循环流路30中的冷凝器26的下游侧的部位（冷凝器26与加热器20之间的部位）。泵28将从冷凝器26流出的液相的动作介质向加热器20输送。
调整部41调整加热器20中的从加热介质向动作介质的输入热量，以使从加热器20流出的动作介质的温度T成为设定温度Tset以下。另外，前述温度T由温度传感器71检测，所述温度传感器71设置在循环流路30中的加热器20与膨胀机22之间的部位。设定温度Tset被设定为动作介质的分解温度（例如200°C）。另外，向加热器20流入的加热介质的温度（在本实施方式中，加热介质流路10中的加热器20的上游侧的部位的温度）与从加热器20流出的动作介质的温度T有相关性，所以调整部41也可以调整加热器20中的从加热介质向动作介质的输入热量，以使得不是从加热器20流出的动作介质的温度T成为设定温度Tset以下、而是向加热器20流入的加热介质的温度成为设定温度Tset以下。即，调整部41基于从加热器20流出的动作介质的温度T本身、或者与该温度T相关的指标（向加热器20流入的加热介质的温度等），调整加热器20中的向动作介质的输入热量。
在本实施方式中，调整部41具有设置在加热介质流路10中的加热器20的上游侧的部位（涡轮4与加热器20之间的部位）处的冷却部50，优选的是具有控制部61。
冷却部50将加热介质冷却，以使向加热器20流入的加热介质的温度成为设定温度Tset以下。在本实施方式中，冷却部50具有将加热介质借助冷却介质（海水等）冷却的涤气器51、和向涤气器51输送冷却介质的冷却介质泵52。涤气器51通过向从涡轮4排出的加热介质供给冷却介质，将加热介质中含有的SOx等除去并将加热介质冷却。使用该涤气器51的理由是以下这样的。即，可知若要从排出气体直接将热回收，由于该排出气体的温度较高，所以动作介质有可能分解，以及在涤气器的下游，排出气体的温度不会变得过高，并且存在能够由热能回收装置1回收的热量，因此，在涤气器51的下游配置加热器20。
另外，冷却部50也可以代替涤气器51而具有冷却器（壳管形式的热交换器等），所述冷却器通过使加热介质与冷却介质热交换而将加热介质冷却。或者，如图2所示，冷却部50也可以具有向加热介质流路10供给比加热介质的温度低温的气体（空气等）的风扇54。在这些情况下，调整部41也可以仅在从加热器20流出的动作介质的温度T成为比设定温度Tset低的基准温度（例如150°C～180°C）以上时进行前述冷却部（冷却器或风扇54）中的加热介质的冷却。如果这样，则与总是进行前述冷却部中的加热介质的冷却的情况相比，由加热器20有效地将加热介质的热回收，进而削减了冷却介质泵52及风扇54的耗电。另外，冷却部中的加热介质的冷却，在使用冷却器的情况下是指冷却介质泵52的驱动，在使用风扇54的情况下是指该风扇54的驱动。
控制部61控制向加热器20的动作介质的流入量，以使从加热器20流出的动作介质的温度T（前述指标）成为设定温度Tset以下。在本实施方式中，控制部61通过控制泵28的频率，控制向加热器20的动作介质的流入量。另外，向加热器20的动作介质的流入量的控制并不限于该例。例如，也可以以将泵28旁通的方式在循环流路30中设置泵旁通流路（图示略）并在该泵旁通流路中设置开闭阀（图示略），控制部61通过调整前述开闭阀的开度来调整向加热器20的动作介质的流入量。
如以上说明那样，在本实施方式的热能回收装置1中，调整部41调整加热器20中的向动作介质的输入热量，以使前述指标（向加热器20流入的加热介质（排出气体等）的温度、或从加热器20流出的动作介质的温度T）成为设定温度Tset以下，所以通过将设定温度Tset设定为动作介质的分解温度，能有效地抑制动作介质的分解。
另外，调整部41并不一定需要主动地调整冷却部50的下游侧的温度，只要结果在热能回收装置1中能够成为适当的环境就可以。
（第2实施方式）
接着，参照图3对本发明的第2实施方式的热能回收装置1进行说明。另外，在第2实施方式中，仅对与第1实施方式不同的部分进行说明，与第1实施方式相同的构造、作用及效果的说明省略。
在本实施方式中，加热器20不是将加热介质（排出气体）的热直接向动作介质投入（使加热介质与动作介质直接热交换），而是经由中间介质（在本实施方式中是水）将加热介质的热向动作介质投入。具体而言，本实施方式的热能回收装置1还具备热交换器7和供中间介质流动的中间介质流路8。
热交换器7设置在加热介质流路10中的涤气器51的下游侧的部位。热交换器7通过使加热介质与中间介质热交换，使该中间介质蒸发。在本实施方式中，作为热交换器7而使用锅炉。对于该热交换器7，借助设置在中间介质流路8中的中间介质泵9供给中间介质。
加热器20设置在中间介质流路8中的热交换器7的下游侧的部位。因此，在加热器20中，借助从热交换器7流出的气相的中间介质（水蒸气）将动作介质加热。
在本实施方式中，调整部42调整加热器20中的从中间介质向动作介质的输入热量，以使前述指标成为设定温度Tset以下。具体而言，调整部42除了冷却部50以外，还具有设置在中间介质流路8中的热交换器7与加热器20之间的部位的减压阀V0、和调整减压阀V0的开度以使前述指标成为设定温度Tset以下的控制部62。但是，也可以以将加热器20旁通的方式在中间介质流路8中设置加热器旁通流路（图示略）并在该加热器旁通流路中设置开闭阀（图示略），控制部62通过调整前述开闭阀的开度来调整向加热器20的动作介质的流入量。或者，调整部42也可以调整中间介质泵9的频率。此外，只要向热交换器7流入的加热介质的温度成为设定温度Tset以下，控制部62也可以不调整加热器20的流入的中间介质的流量。
（第3实施方式）
接着，参照图4～图7对本发明的第3实施方式的热能回收装置1进行说明。另外，在第3实施方式中，仅对与第1实施方式不同的部分进行说明，与第1实施方式相同的构造、作用及效果的说明省略。
在本实施方式中，调整部43具有以将加热器20旁通的方式与加热介质流路10连接的旁通流路12和流入量调整单元55。
流入量调整单元55通过调整向旁通流路12流入的加热介质的流量和向加热器20流入的加热介质的流量，而调整加热器20中的从加热介质向动作介质的输入热量，以使从加热器20流出的动作介质的温度T成为设定温度Tset以下。
具体而言，流入量调整单元55具有设置在旁通流路12中的旁通阀V1、设置在加热介质流路10中的与旁通流路12并联的部位且加热器20的上游侧的部位的开闭阀V2、以及控制部63。各阀V1、V2能够进行开度调整。在本实施方式中，作为各阀V1、V2而使用蝶形阀。另外，作为各阀V1、V2也可以使用球阀或闸阀。此外，开闭阀V2也可以省略。
控制部63控制各阀V1、V2的开度，以使从加热器20流出的动作介质的温度T成为设定温度Tset以下，优选的是还控制向加热器20的动作介质的流入量（泵28的频率）。具体而言，控制部63进行过热度控制、紧急时控制、停止控制和起动控制。
过热度控制是操作旁通阀V1的开度、开闭阀V2的开度及向加热器20的动作介质的流入量（泵28的频率）以使从加热器20流出的动作介质的过热度α包含在既定范围内的控制。另外，过热度α基于设置在循环流路中的加热器20与膨胀机22之间的部位的温度传感器72及压力传感器73的各检测值来计算。此外，控制部63在过热度控制中，当前述过热度α比既定范围的下限值α2小时，与减小旁通阀V1的开度的操作相比，以增大开闭阀V2的开度的控制为优先。此外，控制部63在过热度控制中，当前述过热度α比既定范围的上限值α1大时，与减小开闭阀V2的开度的操作相比，以增大旁通阀V1的开度的操作为优先。
停止控制是以下这样的控制：使向加热器20的动作介质的流入量（泵28的频率）和向加热器20的加热介质的流入量减少，以维持从加热器20流出的动作介质的过热度α为前述既定范围、并且从加热器20流出的动作介质的温度T为设定温度Tset以下的状态。此外，控制部63在停止控制中，当表示加热器20中的动作介质从加热介质的热回收的停止的停止条件成立时，将开闭阀V2关闭。另外，作为停止条件，可以举出泵28的频率成为最小值（维持泵28的稳定的驱动的下限值）以下、从泵28的停止起经过了既定时间等。
起动控制是以下这样的控制：使向加热器20的动作介质的流入量（泵28的频率）和向加热器20的加热介质的流入量增大，以维持从加热器20流出的动作介质的过热度α为前述既定范围、并且从加热器20流出的动作介质的温度T为设定温度Tset以下的状态。
紧急时控制是以下这样的控制：在过热度控制中、停止控制中及起动控制中，当从加热器20流出的动作介质的温度T变得比设定温度Tset大时，将旁通阀V1的开度设为最大并减小开闭阀V2的开度。控制部63在紧急时控制后，当从加热器20流出的动作介质的温度T成为设定温度Tset以下时，进行前述过热度控制。
以下，参照图5～图7，对控制部63的具体的控制内容进行说明。首先，参照图5对起动控制及过热度控制进行说明。另外，在热能回收装置1的起动前，旁通阀V1被设为全开，开闭阀V2被设为全闭。
在此状态下，控制部63如果接受到起动信号，则提高开闭阀V2的开度（步骤ST11），将泵28驱动（步骤ST12）。
接着，控制部63判断过热度α是否比上限值α1大（步骤ST13）。在结果是过热度α比上限值α1大的情况下，控制部63确认泵28的频率是否为额定（步骤ST14）。在其结果是泵28的频率不为额定的情况下，控制部63提高泵28的频率（步骤ST15），向步骤ST13返回。由此，过热度α减小并且动力回收机24中的动力的回收量增大。
另一方面，在步骤ST14中泵28的频率是额定的情况下，即，在加热器20中的从加热介质向动作介质的输入热量是过剩的情况下，控制部63为了减少前述输入热量，首先，判断旁通阀V1的开度是否全开（步骤ST16）。在其结果是旁通阀V1的开度不为全开的情况下，控制部63提高旁通阀V1的开度（步骤ST17），向步骤ST13返回。由此，向旁通流路12的加热介质的流入量增大，所以前述输入热量减少。另一方面，在步骤ST16中旁通阀V1的开度是全开的情况下（不能进行借助旁通阀V1的前述输入热量的调整的情况下），控制部63为了减少前述输入热量而降低开闭阀V2的开度（步骤ST18），向步骤ST13返回。
此外，在步骤ST13中，在过热度α不比上限值α1大的情况下（步骤ST13中否的情况下），控制部63判断过热度α是否是下限值α2以上上限值α1以下（步骤ST19）。在其结果为过热度α是下限值α2以上上限值α1以下的情况下，控制部63向步骤ST13返回。另一方面，在过热度α不是下限值α2以上上限值α1以下的情况下，即，在过热度α不到下限值α2的情况下（前述输入热量不足的情况下），控制部63首先判断开闭阀V2的开度是否是全开（步骤ST20）。在其结果为开闭阀V2的开度不是全开的情况下，控制部63为了增加前述输入热量而提高开闭阀V2的开度（步骤ST21），向步骤ST13返回。另一方面，在步骤ST20中开闭阀V2的开度是全开的情况下（不能进行借助开闭阀V2的前述输入热量的调整的情况下），控制部63判断旁通阀V1的开度是否是全闭（步骤ST22）。并且，在旁通阀V1的开度不是全闭的情况下，控制部63降低旁通阀V1的开度（步骤ST23），向步骤ST13返回。由此，向加热器20的加热介质的流入量增大，所以前述输入热量增大。由此，过热度α上升。
另一方面，在步骤ST22中，在旁通阀V1的开度是全闭的情况下，即，在不能由各阀V1、V2进行使输入热量增大的操作的情况下，控制部63降低泵28的频率（步骤ST24），向步骤ST13返回。由此，过热度α下降。
接着，参照图6对紧急时控制进行说明。该紧急时控制与起动控制、过热度控制及停止控制同时进行。
首先，控制部63判断从加热器20流出的动作介质的温度T是否比设定温度Tset大（步骤ST31）。在其结果是温度T不比设定温度Tset大的情况下，控制部63再次向步骤ST31返回；另一方面，在温度T比设定温度Tset大的情况下，控制部63判断泵28的频率是否是额定（步骤ST32）。
在其结果是泵28的频率不为额定的情况下，控制部63提高泵28的频率（步骤ST33），向步骤ST31返回。由此，前述温度T下降并且动力回收机24中的动力的回收量增大。另一方面，在泵28的频率是额定的情况下（不能进行借助泵28的频率的调整的前述温度T的调整的情况下），控制部63首先判断旁通阀V1是否是全开（步骤ST34）。
在其结果为旁通阀V1不是全开的情况下，控制部63为了减少向加热器20的加热介质的流入量即输入热量而提高旁通阀V1的开度（步骤ST35），向步骤ST31返回。另一方面，在旁通阀V1是全开的情况下（不能进行借助旁通阀V1使前述输入热量减少的操作的情况下），控制部63将开闭阀V2设为全闭（步骤ST36）。由此，向加热器20流入的加热介质的流量即前述输入热量成为零。
接着，控制部63判断温度T是否比设定温度Tset小（步骤ST37），在温度T是设定温度Tset以上的情况下，再次判断温度T是否比设定温度Tset小，另一方面，在温度T比设定温度Tset小的情况下，向过热度控制的步骤ST11转移。
接着，参照图7对停止控制进行说明。
控制部63如果接受到停止信号，则首先将旁通阀V1设为全开（步骤ST41）。由此，向加热器20的加热介质的流入量即前述输入热量开始减少。
接着，控制部63判断过热度α是否是上限值α1以下（步骤ST42）。在其结果为过热度α是上限值α1以下的情况下，控制部63判断泵28的频率是否是最小值（维持泵28的稳定的驱动的下限值）（步骤ST44）。在其结果为泵28的频率不是最小值的情况下，即在是能够使泵28的频率减小的状态的情况下，控制部63降低泵28的频率（步骤ST45），向步骤ST42返回。由此，过热度α上升。
另一方面，在步骤ST42中过热度α比上限值α1大的情况下，控制部63降低开闭阀V2的开度（步骤ST43），向步骤ST42返回。由此，向加热器20的加热介质的流入量（输入热量）减少，所以过热度α下降。
通过重复以上的操作，在过热度α被维持为上限值α1以下的同时，泵28的频率逐渐朝向前述最小值减小。
并且，在步骤ST44中泵28的频率是最小值的情况下，控制部63将泵28停止（步骤ST46），将开闭阀V2关闭（步骤ST47）。另外，步骤ST47只要在前述停止条件成立时进行就可以，所以既可以与步骤ST46同时、即在泵28的频率成为最小值时进行，也可以在步骤ST46后经过既定时间后进行。
如以上这样，在本实施方式的热能回收装置1中，流入量调整单元55调整向旁通流路12流入的加热介质的流量和向加热器20流入的加热介质的流量，所以从加热器20流出的动作介质的温度T有效地成为设定温度Tset以下。
此外，控制部63进行过热度控制，所以能够在将从加热器20流出的动作介质的温度T有效地维持为设定温度Tset以下的同时，提高经由膨胀机22由动力回收机24回收的动力。
此外，控制部63在过热度控制中，当过热度α比下限值α2小时，与减小旁通阀V1的开度的操作相比，以增大开闭阀V2的开度的控制为优先。因此，与以减小旁通阀V1的开度的操作为优先的情况相比，能够在避免在加热介质中发生的压力损失的增大的同时使向加热器20的加热介质的流入量（加热器20中的从加热介质向动作介质的输入热量）增大。
此外，控制部63在过热度控制中，当过热度α比上限值α1大时，与减小开闭阀V2的开度的操作相比，以将旁通阀V1的开度增大的操作为优先。因此，与减小开闭阀V2的开度的情况相比，能够在使在加热介质中发生的压力损失减少的同时使向加热器20的加热介质的流入量（加热器20中的从加热介质向动作介质的输入热量）减少。
此外，控制部63进行紧急时控制。因此，能够通过将旁通阀V1的开度设为最大而避免在加热介质中发生的压力损失的增大，同时，通过减少向加热器20的加热介质的流入量（加热器20中的动作介质的受热量）而有效地抑制动作介质的分解。
此外，控制部63在紧急时控制后，当从加热器20流出的动作介质的温度T成为设定温度Tset以下时，进行前述过热度控制。由此，实现动作介质的分解的有效的抑制和加热介质的热的有效的回收两者。
此外，控制部63进行停止控制，所以能够在兼顾动作介质的分解的抑制和加热介质的热的有效的回收两者的同时稳定地将热能回收装置1停止。
此外，控制部63在停止控制中，在前述停止条件成立时将开闭阀V2关闭，所以抑制了在该装置的停止时加热介质继续向加热器20的流入的情况、即在加热器20中动作介质持续蒸发及由此从加热器20流出的动作介质的温度T上升的情况。
另外，此次公开的实施方式在全部的方面都是例示而不应被认为是限制性的。本发明的范围不是由上述实施方式的说明而是由权利要求书表示，还包括与权利要求书等价的意义及范围内的全部变更。
例如，在第3实施方式中，也可以代替旁通阀V1及开闭阀V2，如图8所示那样，设置能够调整向旁通流路12流入的加热介质的流量和向加热器20流入的加热介质的流量的三通阀V3。但是，通过如上述第3实施方式那样设置旁通阀V1及开闭阀V2，能够更准确地调整向旁通流路12流入的加热介质的流量和向加热器20流入的加热介质的流量。
此外，在起动控制及停止控制中，也可以代替从加热器20流出的动作介质的过热度α，而使用基于向加热器20流入的加热介质的温度及流量和从加热器20流出的加热介质的温度及流量计算的热量。
此外，加热介质只要是能够成为动作介质的分解温度以上的温度的介质，并不限于发动机2的排出气体。
附图标记说明
1 热能回收装置
2 发动机
3 增压器
4 涡轮
5 压缩机
7 热交换器
8 中间介质流路
9 中间介质泵
10 加热介质流路
12 旁通流路
20 加热器
22 膨胀机
24 动力回收机
26 冷凝器
28 泵
30 循环流路
41 调整部
42 调整部
43 调整部
50 冷却部
51 涤气器
52 冷却介质泵
54 风扇
55 流入量调整单元
61 控制部
62 控制部
63 控制部
V0 减压阀
V1 旁通阀
V2 开闭阀。

Claims (23)

1.一种热能回收装置，其特征在于，
具备：
加热器，通过利用加热介质的热，将动作介质加热；
膨胀机，使从前述加热器流出的动作介质膨胀；
动力回收机，与前述膨胀机连接；
冷凝器，使从前述膨胀机流出的动作介质冷凝；
泵，将从前述冷凝器流出的动作介质向前述加热器输送；
循环流路，将前述加热器、前述膨胀机、前述冷凝器及前述泵按照该顺序连接；以及
调整部，调整前述加热器中的向前述动作介质的输入热量，以使与从前述加热器流出的前述动作介质的温度相关的指标成为设定温度以下。
2.如权利要求1所述的热能回收装置，其特征在于，
还具备供前述加热介质流动的加热介质流路；
前述加热器设置在前述加热介质流路中。
3.如权利要求2所述的热能回收装置，其特征在于，
前述调整部是设置在前述加热介质流路中的前述加热器的上游侧的部位的冷却部，具有将前述加热介质冷却以使向前述加热器流入的前述加热介质的温度成为前述设定温度以下的结构。
4.如权利要求3所述的热能回收装置，其特征在于，
前述加热介质流路将发动机、前述冷却部及前述加热器按照该顺序连接，以将前述发动机的排出气体作为前述加热介质向前述加热器供给；
前述冷却部具有将前述加热介质借助冷却介质冷却的涤气器。
5.如权利要求3所述的热能回收装置，其特征在于，
前述冷却部具有将前述加热介质借助冷却介质冷却的冷却器。
6.如权利要求3所述的热能回收装置，其特征在于，
前述加热介质流路将发动机、前述冷却部及前述加热器按照该顺序连接，以将前述发动机的排出气体作为前述加热介质向前述加热器供给；
前述冷却部具有向前述加热介质流路供给比前述加热介质的温度低温的气体的风扇。
7.如权利要求5或6所述的热能回收装置，其特征在于，
当向前述加热器流入的前述加热介质的温度或从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为比前述设定温度低的基准温度以上时，前述调整部进行前述冷却部中的前述加热介质的冷却。
8.如权利要求3～7中任一项所述的热能回收装置，其特征在于，
前述调整部调整向前述加热器的前述动作介质的流入量，以使从前述加热器流出的前述动作介质的温度作为前述指标而成为前述设定温度以下。
9.如权利要求1所述的热能回收装置，其特征在于，
还具备：
加热介质流路，前述加热介质在其中流动；
热交换器，通过使前述加热介质与中间介质热交换，使该中间介质蒸发；以及
中间介质流路，前述中间介质在其中流动；
前述加热器设置在前述中间介质流路中的前述热交换器的下游侧的部位。
10.如权利要求9所述的热能回收装置，其特征在于，
前述调整部调整前述加热器中的从前述中间介质向前述动作介质的输入热量，以使前述指标成为前述设定温度以下。
11.如权利要求8所述的热能回收装置，其特征在于，
前述调整部具有：
减压阀，设置在前述中间介质流路中的前述热交换器与前述加热器之间的部位；以及
控制部，调整前述减压阀的开度，以使前述指标成为前述设定温度以下。
12.如权利要求2所述的热能回收装置，其特征在于，
前述调整部具有：
旁通流路，以将前述加热器旁通的方式与前述加热介质流路连接；以及
流入量调整单元，通过调整向前述旁通流路流入的前述加热介质的流量和向前述加热器流入的前述加热介质的流量，调整前述加热器中的从前述加热介质向前述动作介质的输入热量，以使从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为前述设定温度以下。
13.如权利要求12所述的热能回收装置，其特征在于，
前述流入量调整单元具有：
旁通阀，设置在前述旁通流路中，能够进行开度调整；以及
控制部，控制前述旁通阀的开度，以使从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为前述设定温度以下。
14.如权利要求13所述的热能回收装置，其特征在于，
前述流入量调整单元还具有开闭阀，所述开闭阀设置在前述加热介质流路中的与前述旁通流路并联的部位，能够进行开度调整；
前述控制部控制前述旁通阀的开度及前述开闭阀的开度，以使从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为前述设定温度以下。
15.如权利要求14所述的热能回收装置，其特征在于，
前述旁通阀及前述开闭阀是蝶形阀。
16.如权利要求14或15所述的热能回收装置，其特征在于，
前述控制部进行过热度控制，所述过热度控制控制前述旁通阀的开度、前述开闭阀的开度及向前述加热器的前述动作介质的流入量，以使从前述加热器流出的前述动作介质的过热度包含在既定范围内。
17.如权利要求16所述的热能回收装置，其特征在于，
前述控制部在前述过热度控制中，当前述过热度比前述既定范围的下限值小时，与减小前述旁通阀的开度的操作相比，以增大前述开闭阀的开度的控制为优先。
18.如权利要求16或17所述的热能回收装置，其特征在于，
前述控制部在前述过热度控制中，当前述过热度比前述既定范围的上限值大时，与减小前述开闭阀的开度的操作相比，以增大前述旁通阀的开度的操作为优先。
19.如权利要求16～18中任一项所述的热能回收装置，其特征在于，
前述控制部在前述过热度控制中，当从前述加热器流出的前述动作介质的温度比前述设定温度高时，进行紧急时控制，所述紧急时控制将前述旁通阀的开度设为最大并减小前述开闭阀的开度。
20.如权利要求19所述的热能回收装置，其特征在于，
前述控制部在前述紧急时控制后，当从前述加热器流出的前述动作介质的温度成为前述设定温度以下时，进行前述过热度控制。
21.如权利要求16～20中任一项所述的热能回收装置，其特征在于，
前述控制部进行停止控制，所述停止控制使向前述加热器的前述动作介质的流入量和向前述加热器的前述加热介质的流入量减少，以维持从前述加热器流出的前述动作介质的过热度为前述既定范围、并且从前述加热器流出的前述动作介质的温度为前述设定温度以下的状态。
22.如权利要求21所述的热能回收装置，其特征在于，
前述控制部在前述停止控制中，当表示前述加热器中的前述动作介质从前述加热介质的热回收的停止的停止条件成立时，将前述开闭阀关闭。
23.如权利要求16～22中任一项所述的热能回收装置，其特征在于，
前述控制部进行起动控制，所述起动控制使向前述加热器的前述动作介质的流入量和向前述加热器的前述加热介质的流入量增大，以维持从前述加热器流出的前述动作介质的过热度为前述既定范围、并且从前述加热器流出的前述动作介质的温度为前述设定温度以下的状态。
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