JP2006037760A

JP2006037760A - ランキンサイクル発電装置

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Publication number: JP2006037760A
Application number: JP2004215349A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Kano; 靖明狩野; Hideo Kashima; 秀雄加島
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: JP4495536B2

Abstract

【課題】前回の運転終了時からの経過時間に拘わらず常に効率良く運転を開始することのできるランキンサイクル発電装置を提供する。
【解決手段】運転開始信号が出力された後、蒸発器１から流出する高温側熱媒体の温度Ｔ1 が第１の温度Ｗ1 以上になり、凝縮器３から流出する低温側熱媒体の温度Ｔ2 が第２の温度Ｗ2 以下になった後、メインポンプ４の作動を開始するようにしたので、メインポンプ４の作動開始時には、蒸発器１の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器３の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことができる。従って、メインポンプ４の作動を開始する際に、タービン２に液体状態の作動流体が流入したり、或いはメインポンプ４に気体状態の作動流体が流入することがないので、常に効率良く運転を開始することのできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば太陽光等の自然界で発生する熱や内燃機関の廃熱等を熱源として利用するランキンサイクル発電装置に関するものである。

従来、ランキンサイクルを用いた発電装置としては、作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭５８−１８３８０３号公報

しかしながら、前記発電装置の運転開始時には、前回の運転終了時から長時間が経過している場合など、蒸発器の温度が低下していると、蒸発器で作動流体を十分に蒸発させることができず、この状態でポンプを作動すると、動力発生機に液体状態の作動流体が流入し、動力発生機の効率を低下させるという問題点があった。また、前回の運転終了時から比較的短時間で運転を再開する場合など、凝縮器の温度が高いと、凝縮器で作動流体を十分に凝縮させることができず、この状態でポンプを作動すると、ポンプに気体状態の作動流体が流入し、ポンプの吐出不良を生ずるという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前回の運転終了時からの経過時間に拘わらず常に効率良く運転を開始することのできるランキンサイクル発電装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンサイクル発電装置において、前記蒸発器から流出する高温側熱媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、凝縮器から流出する低温側熱媒体の温度を検出する第２の温度検出手段と、第１の熱媒体流通手段によって高温側熱媒体を蒸発器に流通させ、第２の熱媒体流通手段によって低温側熱媒体を凝縮器に流通させた後、第１の温度検出手段の検出温度が所定温度以上になり、第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以下になると、ポンプの作動を開始する制御手段とを備えている。

これにより、蒸発器及び凝縮器に熱媒体が流通した後、蒸発器から流出する高温側熱媒体の温度が所定温度以上になり、凝縮器から流出する低温側熱媒体の温度が所定以下になると、ポンプの作動が開始することから、ポンプの作動開始時には、蒸発器の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことが可能となる。

また、本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンサイクル発電装置において、前記蒸発器から流出する高温側熱媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、凝縮器から流出する低温側熱媒体の温度を検出する第２の温度検出手段と、第１の及び第２の温度検出手段の検出温度に基づいてポンプの作動開始までの時間を設定し、第１の熱媒体流通手段によって高温側熱媒体を蒸発器に流通させ、第２の熱媒体流通手段によって低温側熱媒体を凝縮器に流通させた後、前記設定時間が経過すると、ポンプの作動を開始する制御手段とを備えている。

これにより、蒸発器及び凝縮器に熱媒体が流通した後、熱媒体の温度に基づいて設定された時間が経過すると、ポンプの作動が開始することから、ポンプの作動開始時には、蒸発器の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことが可能となる。

また、本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンサイクル発電装置において、前記蒸発器及び凝縮器の周囲の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出温度に基づいてポンプの作動開始までの時間を設定し、第１の熱媒体流通手段によって高温側熱媒体を蒸発器に流通させ、第２の熱媒体流通手段によって低温側熱媒体を凝縮器に流通させた後、前記設定時間が経過すると、ポンプの作動を開始する制御手段とを備えている。

これにより、蒸発器及び凝縮器に熱媒体が流通した後、蒸発器及び凝縮器の周囲の温度に基づいて設定された時間が経過すると、ポンプの作動が開始することから、ポンプの作動開始時には、蒸発器の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことが可能となる。

また、本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンサイクル発電装置において、前記第１の熱媒体流通手段によって高温側熱媒体を蒸発器に流通させ、第２の熱媒体流通手段によって低温側熱媒体を凝縮器に流通させた後、予め設定された所定時間が経過すると、ポンプの作動を開始する制御手段を備えている。

これにより、蒸発器及び凝縮器に熱媒体が流通した後、予め設定された所定時間が経過すると、ポンプの作動が開始することから、ポンプの作動開始時には、蒸発器の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことが可能となる。

本発明によれば、ポンプの作動開始時には、蒸発器の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことができるので、ポンプの作動を開始する際に、動力発生機に液体状態の作動流体が流入したり、或いはポンプに気体状態の作動流体が流入することがなく、前回の運転終了時からの経過時間に拘わらず常に効率良く運転を開始することのできる。

図１乃至図３は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１はランキンサイクル発電装置の概略構成図、図２及び図３は制御部の動作を示すフローチャートである。

このランキンサイクル発電装置は、作動流体を高温側熱媒体によって蒸発させる蒸発器１と、蒸発器１によって蒸発した作動流体により回転する動力発生機としてのタービン２と、タービン２から流出する作動流体を低温側熱媒体によって凝縮させる凝縮器３と、凝縮器３から流出した作動流体を吸入して蒸発器１側に吐出するメインポンプ４と、熱媒体及び作動流体の流量を制御する制御部５とを備え、タービン２によって発電機Ｇを駆動するように構成されている。

蒸発器１は、内部を流通する作動流体を外部の高温側熱媒体（水、ブライン等）との熱交換により加熱して蒸発させるようになっており、高温側熱媒体は図示しない所定の熱源（例えばボイラ）から供給される。即ち、蒸発器１には第１の熱媒体流通手段をなす熱媒体回路１ａが接続され、その流出側回路には熱媒体の温度を検出する第１の温度センサ６が設けられている。また、熱媒体回路１ａには第１の熱媒体ポンプ７が設けられ、第１の熱媒体ポンプ７は図示しない駆動モータの回転数を変えることにより、所定の第１の流量及び第２の流量に切換可能に構成されている。この場合、第１の流量は第２の流量よりも少ない流量に設定されている。

タービン２は作動流体の流入側を蒸発器１側に接続され、その回転軸は発電機Ｇに連結されている。

凝縮器３は、内部を流通する作動流体を外部の低温側熱媒体（水、ブライン等）との熱交換により冷却して凝縮させるようになっており、低温側熱媒体は図示しない熱源から供給される。即ち、凝縮器３には第２の熱媒体流通手段をなす熱媒体回路３ａが接続され、その流出側回路には熱媒体の温度を検出する第２の温度センサ８が設けられている。尚、低温側熱媒体の熱源としては、上水道、地下水、海水、床暖房システム等が用いられ、例えば上水道を用いる場合は凝縮器３で加熱される水を給湯に利用したり、床暖房システムを用いる場合は床暖房パネルに循環するブラインを凝縮器３で加熱するなど、作動流体の凝縮熱を他の機器の熱源として利用することも可能である。また、熱媒体回路３ａには第２の熱媒体ポンプ９が設けられ、第２の熱媒体ポンプ９は図示しない駆動モータの回転数を変えることにより、所定の第１の流量及び第２の流量に切換可能に構成されている。この場合、第１の流量は第２の流量よりも少ない流量に設定されている。

メインポンプ４は、モータ４ａの回転数をインバータ４ｂで制御することにより流量を調整可能な周知の機器からなり、蒸発器１と凝縮器３との間に設けられている。即ち、メインポンプ４は、インバータ４ｂによってモータ４ａの回転数を制御することにより、所定の第１の流量及び第２の流量に切換可能になっている。この場合、第２の流量は第１の流量よりも多い流量に設定されている。

制御部５はマイクロコンピュータによって構成され、メインポンプ４のインバータ４ｂ、第１の温度センサ６、第１の熱媒体ポンプ７、第２の温度センサ８及び第２の熱媒体ポンプ９に接続されている。また、制御部５には、蒸発器１に流入する作動流体の温度を検出する第３の温度センサ１０と、蒸発器１に流入する作動流体の圧力を検出する圧力センサ１１と、発電機Ｇの出力電圧を検出する電圧検出器１２がそれぞれ接続されている。

以上のように構成されたランキンサイクル発電装置においては、蒸発器１で加熱されて蒸発した作動流体がタービン２に流入し、タービン２内で膨張する。これにより、タービン２が作動流体の膨張により回転し、タービン２によって発電機Ｇが駆動される。次に、タービン２から流出した作動流体は凝縮器３に流入し、凝縮器３の低温側熱媒体との熱交換によって凝縮する。そして、凝縮器３から流出した液体状態の作動流体はメインポンプ４に吸入されて蒸発器１側に吐出され、蒸発器１によって再び蒸発する。

次に、制御部５の動作について、図２及び図３のフローチャートを参照して説明する。尚、図２及び図３のフローチャートは図中の番号１で連続するものとする。

まず、メインスイッチや他の制御装置等から運転開始信号が出力されると（Ｓ１）、第１及び第２の熱媒体ポンプ７，９をそれぞれ第１の流量で作動する（Ｓ２，Ｓ３）。ここで、第１の温度センサ６によって検出される蒸発器１の高温側熱媒体の温度Ｔ1 が所定の基準温度Ｗ1 以上になり（Ｓ４）、第２の温度センサ８によって検出される凝縮器３の低温側熱媒体の温度Ｔ2 が所定の基準温度Ｗ2 以下になると（Ｓ５）、第１及び第２の熱媒体ポンプ７，９をそれぞれ第２の流量に切換え（Ｓ６，Ｓ７）、メインポンプ４を第１の流量で作動する（Ｓ８）。ここで、所定時間ｔ1 の時間待ちをした後（Ｓ９）、第３の温度センサ１０によって検出される作動流体の温度Ｔ3 が所定の基準温度Ｗ3 以下であるとき（Ｓ１０）、または圧力センサ１１によって検出される作動流体の圧力Ｐが所定の基準圧力ＰL 以下であるとき（Ｓ１１）、或いは電圧検出器１２によって検出される発電機Ｇの出力電圧Ｖが所定の基準電圧ＶL 以下であるときは（Ｓ１２）、メインポンプ４を第２の流量に切換え（Ｓ１３）、それ以外の場合はメインポンプ４の流量を第１の流量に維持する（Ｓ１４）。次に、時間ｔ1 の時間待ちをした後（Ｓ１５）、運転終了信号が出力されるまで（Ｓ１６）、前記ステップＳ１０〜Ｓ１６の動作を繰り返す。ここで、ステップＳ１６において運転終了信号が出力されると、メインポンプ４及び第１の熱媒体ポンプ７をそれぞれ停止し（Ｓ１７，Ｓ１８）、時間ｔ2 が経過した後（Ｓ１９）、第２の熱媒体ポンプ９を停止する（Ｓ２０）。

このように、本実施形態によれば、蒸発器１及び凝縮器３にそれぞれ熱媒体を流通させた後、蒸発器１から流出する高温側熱媒体の温度Ｔ1 が第１の温度Ｗ1 以上になり、凝縮器３から流出する低温側熱媒体の温度Ｔ2 が第２の温度Ｗ2 以下になった後、メインポンプ４の作動を開始するようにしたので、メインポンプ４の作動開始時には、蒸発器１の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器３の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことができる。従って、メインポンプ４の作動を開始する際に、タービン２に液体状態の作動流体が流入したり、或いはメインポンプ４に気体状態の作動流体が流入することがないので、前回の運転終了時からの経過時間に拘わらず常に効率良く運転を開始することのできる。

この場合、メインポンプ４の作動を開始するまでの間は、蒸発器１及び凝縮器３への熱媒体の流量が第２の流量よりも少ない第１の流量になるようにしたので、蒸発器１及び凝縮器３と熱媒体との熱的な接触時間が長くなり、各温度センサ６，８の検出温度と蒸発器１及び凝縮器３の実際の温度との差を少なくして各温度センサ６，８による検出温度の精度を高めることができる。

また、メインポンプ４を停止した後、所定時間ｔ2 が経過するまで凝縮器３に低温側熱媒体を流通させるようにしたので、凝縮器３の余熱により凝縮器３内の作動流体が気体状態で残っていても、低温側熱媒体との熱交換により凝縮させることができ、次回の運転開始時に気体状態の作動流体が凝縮器３からメインポンプ４に流入することがないという利点がある。

更に、第３の温度センサ１０によって検出される作動流体の温度Ｔ3 が所定の基準温度Ｗ3 以下であるとき、または圧力センサ１１によって検出される作動流体の圧力Ｐが所定の基準圧力ＰL 以下であるとき、或いは電圧検出器１２によって検出される発電機Ｇの出力電圧Ｖが所定の基準電圧ＶL 以下であるときは、メインポンプ４を第１の流量よりも多い第２の流量に切換えるようにしたので、作動流体の循環不足により発電能力が低下した場合でも、メインポンプ４の流量増加により発電能力を速やかに回復させることができ、常に安定した出力電圧を得ることができる。この場合、メインポンプ４の流量を第１及び第２の流量の二段階ではなく、インバータ４ｂによって多段階に切換えるように制御すれば、より安定した出力電圧を得ることが可能である。

尚、前記実施形態のように動力発生機として周知のタービン２を用いる場合は常に高い動力を得ることができるが、小規模の装置の場合は、動力発生機として周知のスクロール型膨張機を用いることにより、小型で低コストな装置を実現することができる。

図４及び図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、図４はランキンサイクル発電装置の概略構成図、図５は制御部の動作の一部を示すフローチャートである。尚、第１の実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

同図に示す制御部１３はマイクロコンピュータによって構成され、第１の実施形態と同様、メインポンプ４のインバータ４ｂ、第１の温度センサ６、第１の熱媒体ポンプ７、第２の温度センサ８及び第２の熱媒体ポンプ９に接続されている。また、制御部１３には、蒸発器１に流入する作動流体の温度を検出する第３の温度センサ１０と、蒸発器１に流入する作動流体の圧力を検出する圧力センサ１１と、発電機Ｇの出力電圧を検出する電圧検出器１２がそれぞれ接続されている。

本実施形態のランキンサイクル発電装置においては、第１の実施形態と同様、メインポンプ４によって作動流体を循環することにより、タービン２が作動流体の膨張により回転し、タービン２によって発電機Ｇが駆動される。

次に、制御部１３の動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。尚、本実施形態の制御部１３の動作には第１の実施形態と共通する動作が含まれるため、制御部１３の動作の一部についてのみ説明する。

まず、運転開始信号が出力されると（Ｓ２１）、第１及び第２の熱媒体ポンプ７，９をそれぞれ第１の流量で作動する（Ｓ２２，Ｓ２３）。次に、メインポンプ４を作動するまでの時間ｔ3 を第１及び第２の温度センサ６，８の検出温度Ｔ1 ，Ｔ2 に基づいて設定し（Ｓ２４）、設定時間ｔ3 が経過したならば（Ｓ２５）、第１及び第２の熱媒体ポンプ７，９をそれぞれ第２の流量に切換え（Ｓ２６，Ｓ２７）、メインポンプ４を第１の流量で作動する（Ｓ２８）。この後の動作は第１の実施形態のステップＳ９以降の動作と同じであるため、説明を省略する。尚、前記設定時間ｔ3 の設定方法としては、例えば所定の計算式を用いて各検出温度Ｔ1 ，Ｔ2 にそれぞれ対応する時間を算出し、長い方の時間を設定時間ｔ3 に設定するようにしたり、或いは予め複数の基準温度に対応する時間を記憶しておき、各検出温度Ｔ1 ，Ｔ2 にそれぞれ対応する基準温度の時間のうち長い方の時間を設定時間ｔ3 に設定するようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、蒸発器１及び凝縮器３にそれぞれ熱媒体を流通させた後、温度センサ６，８の検出温度Ｔ1 ，Ｔ2 に基づいて設定した時間ｔ3 が経過すると、メインポンプ４の作動を開始するようにしたので、前記実施形態と同様、メインポンプ４の作動開始時には、蒸発器１の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器３の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことができる。

図６及び図７は本発明の第３の実施形態を示すもので、図６はランキンサイクル発電装置の概略構成図、図７は制御部の動作の一部を示すフローチャートである。尚、本実施形態では、第１の実施形態の第１及び第２の温度センサ６，８は設けられておらず、第１の実施形態と同等の他の構成部分には同一の符号を付して示す。

同図に示す制御部１４はマイクロコンピュータによって構成され、第１の実施形態と同様、メインポンプ４のインバータ４ｂ、第１の熱媒体ポンプ７及び第２の熱媒体ポンプ９に接続されている。また、制御部１４には、蒸発器１に流入する作動流体の温度を検出する第３の温度センサ１０と、蒸発器１に流入する作動流体の圧力を検出する圧力センサ１１と、発電機Ｇの出力電圧を検出する電圧検出器１２と、蒸発器１及び凝縮器３の周囲の温度（外気温度）を検出する外気温度センサ１５がそれぞれ接続されている。

次に、制御部１４の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。尚、本実施形態の制御部１４の動作には第１の実施形態と共通する動作が含まれるため、制御部１４の動作の一部についてのみ説明する。

まず、運転開始信号が出力されると（Ｓ２９）、第１及び第２の熱媒体ポンプ７，９をそれぞれ第１の流量で作動する（Ｓ３０，Ｓ３１）。次に、メインポンプ４を作動するまでの時間ｔ3 を外気温度センサ１５の検出温度Ｔ4 に基づいて設定し（Ｓ３２）、設定時間ｔ3 が経過したならば（Ｓ３３）、第１及び第２の熱媒体ポンプ７，９をそれぞれ第２の流量に切換え（Ｓ３４，Ｓ３５）、メインポンプ４を第１の流量で作動する（Ｓ３６）。この後の動作は第１の実施形態のステップＳ９以降の動作と同じであるため、説明を省略する。尚、前記設定時間ｔ3 の設定方法としては、例えば所定の計算式を用いて外気温度Ｔ4 にそれぞれ対応する時間を算出して設定時間ｔ4 に設定するようにしたり、或いは予め複数の基準温度に対応する時間を記憶しておき、外気温度Ｔ4 に対応する基準温度の時間を設定時間ｔ3 に設定するようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、蒸発器１及び凝縮器３にそれぞれ熱媒体を流通させた後、外気温度センサ１５の検出温度Ｔ4 に基づいて設定した時間ｔ3 が経過すると、メインポンプ４の作動を開始するようにしたので、前記実施形態と同様、メインポンプ４の作動開始時には、蒸発器１の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器３の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことができる。また、本実施形態では、熱媒体回路１ａ，３ａの熱媒体温度を検出するセンサが不要であるため、構造の簡素化を図ることができる。

図８及び図９は本発明の第４の実施形態を示すもので、図８はランキンサイクル発電装置の概略構成図、図９は制御部の動作の一部を示すフローチャートである。尚、本実施形態では、第１の実施形態の第１及び第２の温度センサ６，８は設けられておらず、第１の実施形態と同等の他の構成部分には同一の符号を付して示す。

同図に示す制御部１６はマイクロコンピュータによって構成され、第１の実施形態と同様、メインポンプ４のインバータ４ｂ、第１の熱媒体ポンプ７及び第２の熱媒体ポンプ９に接続されている。また、制御部１６には、蒸発器１に流入する作動流体の温度を検出する第３の温度センサ１０と、蒸発器１に流入する作動流体の圧力を検出する圧力センサ１１と、発電機Ｇの出力電圧を検出する電圧検出器１２がそれぞれ接続されている。

次に、制御部１６の動作について、図７のフローチャートを参照して説明する。尚、本実施形態の制御部１６の動作には第１の実施形態と共通する動作が含まれるため、制御部１６の動作の一部についてのみ説明する。

まず、運転開始信号が出力されると（Ｓ３７）、第１及び第２の熱媒体ポンプ７，９をそれぞれ第１の流量で作動する（Ｓ３８，Ｓ３９）。次に、予め設定されている時間ｔ3 が経過したならば（Ｓ４０）、第１及び第２の熱媒体ポンプ７，９をそれぞれ第２の流量に切換え（Ｓ４１，Ｓ４２）、メインポンプ４を第１の流量で作動する（Ｓ４３）。この後の動作は第１の実施形態のステップＳ９以降の動作と同じであるため、説明を省略する。尚、前記設定時間ｔ3 を所定の設定操作によって任意に変更できるようにしておけば、使用条件等に応じて常に適正な時間に設定することができる。

このように、本実施形態によれば、蒸発器１及び凝縮器３にそれぞれ熱媒体を流通させた後、予め設定された時間ｔ3 が経過すると、メインポンプ４の作動を開始するようにしたので、前記実施形態と同様、メインポンプ４の作動開始時には、蒸発器１の温度を作動流体が十分に蒸発可能な温度まで上昇させておくことができ、凝縮器３の温度を作動流体が十分に凝縮可能な温度まで低下させておくことができる。また、本実施形態では、熱媒体回路１ａ，３ａの熱媒体温度や外気温度を検出するセンサが不要であるため、構造の簡素化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態を示すランキンサイクル発電装置の概略構成図制御部の動作を示すフローチャート制御部の動作を示すフローチャート本発明の第２の実施形態を示すランキンサイクル発電装置の概略構成図制御部の動作の一部を示すフローチャート本発明の第３の実施形態を示すランキンサイクル発電装置の概略構成図制御部の動作の一部を示すフローチャート本発明の第４の実施形態を示すランキンサイクル発電装置の概略構成図制御部の動作の一部を示すフローチャート

符号の説明

１…蒸発器、１ａ…熱媒体回路、２…タービン、３…凝縮器、３ａ…熱媒体回路、４…メインポンプ、５…制御部、６…第１の温度センサ、７…第１の熱媒体ポンプ、８…第２の温度センサ、９…第２の熱媒体ポンプ、１０…第３の温度センサ、１１…圧力センサ、１２…電圧検出器、１３，１４…制御部、１５…外気温度センサ、１６…制御部。

Claims

作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンサイクル発電装置において、
前記蒸発器から流出する高温側熱媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
凝縮器から流出する低温側熱媒体の温度を検出する第２の温度検出手段と、
第１の熱媒体流通手段によって高温側熱媒体を蒸発器に流通させ、第２の熱媒体流通手段によって低温側熱媒体を凝縮器に流通させた後、第１の温度検出手段の検出温度が所定温度以上になり、第２の温度検出手段の検出温度が所定温度以下になると、ポンプの作動を開始する制御手段とを備えた
ことを特徴とするランキンサイクル発電装置。
作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンサイクル発電装置において、
前記蒸発器から流出する高温側熱媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
凝縮器から流出する低温側熱媒体の温度を検出する第２の温度検出手段と、
第１の及び第２の温度検出手段の検出温度に基づいてポンプの作動開始までの時間を設定し、第１の熱媒体流通手段によって高温側熱媒体を蒸発器に流通させ、第２の熱媒体流通手段によって低温側熱媒体を凝縮器に流通させた後、前記設定時間が経過すると、ポンプの作動を開始する制御手段とを備えた
ことを特徴とするランキンサイクル発電装置。
作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンサイクル発電装置において、
前記蒸発器及び凝縮器の周囲の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段の検出温度に基づいてポンプの作動開始までの時間を設定し、第１の熱媒体流通手段によって高温側熱媒体を蒸発器に流通させ、第２の熱媒体流通手段によって低温側熱媒体を凝縮器に流通させた後、前記設定時間が経過すると、ポンプの作動を開始する制御手段とを備えた
ことを特徴とするランキンサイクル発電装置。
作動流体を所定の高温側熱媒体と熱交換して蒸発させる蒸発器と、高温側熱媒体を蒸発器に流通させる第１の熱媒体流通手段と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を所定の低温側熱媒体と熱交換して凝縮させる凝縮器と、低温側熱媒体を凝縮器に流通させる第２の熱媒体流通手段と、凝縮器から流出した作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンサイクル発電装置において、
前記第１の熱媒体流通手段によって高温側熱媒体を蒸発器に流通させ、第２の熱媒体流通手段によって低温側熱媒体を凝縮器に流通させた後、予め設定された所定時間が経過すると、ポンプの作動を開始する制御手段を備えた
ことを特徴とするランキンサイクル発電装置。
前記ポンプの作動を開始するまでの間は、蒸発器及び凝縮器への熱媒体の流量がそれぞれ所定の流量よりも少ない流量になるように第１及び第２の熱媒体流通手段を制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載のランキンサイクル発電装置。
前記ポンプが停止した後、所定時間が経過するまで凝縮器に低温側熱媒体が流通するように第２の熱媒体流通手段を制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のランキンサイクル発電装置。
前記動力発生機に流入する作動流体の温度を検出する第３の温度検出手段と、
第３の温度検出手段の検出温度が低いときは蒸発器への作動流体の流量を増加させ、第３の温度検出手段の検出温度が高いときは蒸発器への作動流体の流量を低下させるようにポンプを制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のランキンサイクル発電装置。
前記動力発生機に流入する作動流体の圧力を検出する圧力検出手段と、
圧力検出手段の検出圧力が低いときは蒸発器への作動流体の流量を増加させ、圧力検出手段の検出圧力が高いときは蒸発器への作動流体の流量を低下させるようにポンプを制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載のランキンサイクル発電装置。
前記発電機の出力電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧検出手段の検出電圧が低いときは蒸発器への作動流体の流量を増加させ、電圧検出手段の検出電圧が高いときは蒸発器への作動流体の流量を低下させるようにポンプを制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７または８記載のランキンサイクル発電装置。