JP2013032725A - Generator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent air from entering a circulation passage when a working medium is supplied, in a generator that employs a rankine cycle using the working medium.SOLUTION: The generator includes: a temporal storing device 5 for temporarily storing the working medium Y when the working medium Y is supplied into the circulation passage 13 and provided in the middle of the circulation passage 13; an input port 16 of the working medium Y which is connected to the circulation passage 13 at a height equal to or higher than an uppermost position of the temporal storing device 5; and a vacuum pump 18 connected with the circulation passage 13.

Description

本発明は、発電装置に関する。  The present invention relates to a power generator.

従来から、工場や焼却施設等で放出される廃熱エネルギーを回収して発電が行われており、この発電によって得られた電気エネルギーが再利用されることで省エネルギーが図られている。このような工場や施設では、発電機を駆動するため、高圧の蒸気を生成しやすいということから約３００℃以上（場合によっては１０００℃近く）の廃熱が発電に用いられており、約３００℃以下の低温廃熱はその多くが依然として大気中に放出されていた。よって、従来は殆ど回収されていなかった低温廃熱の廃熱エネルギーを回収して発電を行えば、更なる省エネルギーを実現することができると考えられている。  Conventionally, power generation is performed by recovering waste heat energy released in factories, incineration facilities, and the like, and energy is saved by reusing electric energy obtained by this power generation. In such factories and facilities, since the generator is driven, it is easy to generate high-pressure steam, so that waste heat of about 300 ° C. or higher (in some cases close to 1000 ° C.) is used for power generation. Most of the low-temperature waste heat below ℃ was still released into the atmosphere. Therefore, it is considered that further energy saving can be realized by recovering the waste heat energy of the low-temperature waste heat that has hardly been collected in the past and performing power generation.

以下の特許文献１には、低沸点の作動媒体を用いたランキンサイクルによって、３００℃以下の低温廃熱の廃熱エネルギーを用いて発電を行う発電装置が開示されている。
このようなランキンサイクルを用いる発電装置では、特許文献１に示すように、熱媒体と作動媒体との熱交換を行うことにより作動媒体の蒸気を生成する蒸発器と、蒸気の熱エネルギーから電力を生成する発電装置と、発電装置を介した蒸気と冷却媒体との熱交換を行うことにより蒸気を凝縮する凝縮器と、凝縮器で凝縮された作動媒体を蒸発器に向けて送出するポンプとを備えている。 Patent Document 1 below discloses a power generator that generates power using waste heat energy of low-temperature waste heat of 300 ° C. or lower by a Rankine cycle using a low-boiling working medium.
In a power generator using such a Rankine cycle, as shown in Patent Document 1, electric power is generated from an evaporator that generates steam of the working medium by performing heat exchange between the heat medium and the working medium, and heat energy of the steam. A power generation device to be generated, a condenser that condenses the steam by performing heat exchange between the steam and the cooling medium via the power generation device, and a pump that sends the working medium condensed in the condenser toward the evaporator I have.

特開２０００−１１０５１４号公報JP 2000-110514 A

上述の蒸発器、発電装置、凝縮器及びポンプは、作動媒体の循環流路に設けられている。そして、発電装置を稼働させるためには、まず循環流路に対して作動媒体を投入する必要がある。
ところが、循環流路の内部に空気が残存すると、発電効率が低下し、発電装置の性能を十分に高めることができない。
このため、循環流路に対して作動媒体を供給する際には、循環流路に対して空気が混入しないようにすることが求められる。しかしながら、現在のところ、作動媒体を循環流路に供給する際における循環流路への空気の混入を防止するための提案はなされていない。 The above-described evaporator, power generation device, condenser, and pump are provided in the circulation passage of the working medium. In order to operate the power generation device, it is first necessary to put a working medium into the circulation channel.
However, if air remains in the circulation channel, the power generation efficiency is lowered, and the performance of the power generation device cannot be sufficiently improved.
For this reason, when supplying a working medium with respect to a circulation channel, it is calculated | required that air should not mix with a circulation channel. However, at present, no proposal has been made to prevent air from entering the circulation channel when supplying the working medium to the circulation channel.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、作動媒体を用いるランキンサイクルを採用する発電装置において、作動媒体の投入時に循環流路内に空気が混入することを防止することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to prevent air from being mixed into a circulation channel when a working medium is charged in a power generation apparatus that employs a Rankine cycle that uses the working medium. To do.

上記目的を達成するために、本発明では、発電装置に係る第１の解決手段として、熱媒体と作動媒体との熱交換を行うことにより上記作動媒体の蒸気を生成する蒸発器と、該蒸気の熱エネルギーから電力を生成する発電装置と、該発電装置を介した上記蒸気と冷却媒体との熱交換を行うことにより上記蒸気を凝縮する凝縮器と、該凝縮器で凝縮された作動媒体を上記蒸発器に向けて送出するポンプとが設けられた上記作動媒体の循環流路を備える発電装置であって、上記循環流路に上記作動媒体を投入する際に上記作動媒体を一時的に貯留すると共に上記循環流路途中に設けられる一時貯留手段と、上記一時貯留手段の最上部位置以上の高さにて上記循環流路に接続される上記作動媒体の投入口と、上記循環流路と接続される真空ポンプとを備えることを特徴とする。  In order to achieve the above object, according to the present invention, as a first solution means for a power generator, an evaporator that generates steam of the working medium by exchanging heat between the heat medium and the working medium, and the steam A power generation device that generates electric power from the heat energy of the above, a condenser that condenses the steam by performing heat exchange between the steam and the cooling medium via the power generation device, and a working medium condensed by the condenser A power generation device including a circulation passage for the working medium provided with a pump for sending to the evaporator, and temporarily stores the working medium when the working medium is introduced into the circulation passage. And a temporary storage means provided in the middle of the circulation flow path, an inlet for the working medium connected to the circulation flow path at a height equal to or higher than the uppermost position of the temporary storage means, and the circulation flow path; Connected with vacuum pump Characterized in that it obtain.

また、本発明では、発電装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、上記投入口よりも上方に配置されて当該投入口と接続されると共に上記投入口に投入する上記作動媒体を貯留する貯留タンクを備えることを特徴とする。   Further, in the present invention, as a second solving means relating to the power generation device, in the first solving means, the above-described arrangement that is arranged above the charging port, is connected to the charging port, and is charged into the charging port. A storage tank for storing the working medium is provided.

また、本発明では、発電装置に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、上記凝縮器と上記ポンプとの間に配置されるリザーバタンクを上記一時貯留手段とすることを特徴とする。   Further, in the present invention, as a third solving means relating to the power generation device, in the first or second solving means, a reservoir tank disposed between the condenser and the pump is used as the temporary storage means. It is characterized by that.

また、本発明では、発電装置に係る第４の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、上記凝縮器を上記一時貯留手段とすることを特徴とする。   In the present invention, as the fourth solving means relating to the power generator, in the first or second solving means, the condenser is the temporary storage means.

また、本発明では、発電装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４いずれかの解決手段において、上記循環流路の最下部に当該循環流路から上記作動媒体を排出する開閉可能な排出口を備えることを特徴とする。   Further, in the present invention, as a fifth solving means relating to the power generation device, in any one of the first to fourth solving means, opening and closing for discharging the working medium from the circulation flow path to the lowest part of the circulation flow path It is characterized by having a possible outlet.

本発明においては、作動媒体を一時的に貯留する一時貯留手段と、一時貯留手段の最上部位置以上の高さにて循環流路に接続される投入口と、循環流路と接続される真空ポンプとを備えている。
このため、まず真空ポンプにより循環流路内部の空気を排気し、その後投入口から作動媒体を循環流路に投入して一時貯留手段に必要量を貯留することによって、外部の空気が循環流路に入り込むことなく、循環流路への作動媒体の投入を完了することができる。
したがって、本発明によれば、作動媒体を用いるランキンサイクルを採用する発電装置において、作動媒体の投入時に循環流路内に空気が混入することを防止することが可能となる。 In the present invention, the temporary storage means for temporarily storing the working medium, the inlet connected to the circulation flow path at a height equal to or higher than the uppermost position of the temporary storage means, and the vacuum connected to the circulation flow path With a pump.
For this reason, first, the air inside the circulation channel is exhausted by a vacuum pump, and then the working medium is introduced from the inlet into the circulation channel to store the necessary amount in the temporary storage unit, so that the external air is circulated. It is possible to complete the introduction of the working medium into the circulation channel without entering.
Therefore, according to the present invention, in the power generation apparatus that employs the Rankine cycle that uses the working medium, it is possible to prevent air from being mixed into the circulation flow path when the working medium is introduced.

本発明の一実施形態における発電装置の全体構成の概略を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline of the whole structure of the electric power generating apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における発電装置の一部の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of a part of electric power generating apparatus in one Embodiment of this invention. 図２における流路配管を省略した斜視図である。It is the perspective view which abbreviate | omitted the flow path piping in FIG. 本発明の一実施形態における発電装置における作動媒体の投入の様子を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the mode of injection | throwing-in of the working medium in the electric power generating apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における発電装置における作動媒体の排出の様子を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the mode of discharge | emission of the working medium in the electric power generating apparatus in one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明に係る発電装置の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による発電装置Ｇの全体構成の概要を示すブロック図である。また、図２は、本発明の一実施形態による発電装置Ｇの一部の外観を示す斜視図である。また、図３は、図２における流路配管を省略した斜視図である。
これらの図に示すように、本実施形態の発電装置Ｇは、蒸発器１、タービン発電機２（発電装置）、凝縮器３、ポンプ４及びリザーバタンク５（一時貯留手段）を備えるランキンサイクルを利用した発電装置であり、工場や焼却施設等から放出される約３００℃以下の熱媒体（温水Ｘ）の熱エネルギーを用いて発電を行う。なお、熱媒体は、温水Ｘに限られるものではなく、工場や焼却施設等から放出されるガスを用いることもできる。 Hereinafter, an embodiment of a power generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the overall configuration of a power generator G according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing an appearance of a part of the power generation apparatus G according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view in which the flow path piping in FIG. 2 is omitted.
As shown in these drawings, the power generator G of this embodiment includes a Rankine cycle that includes an evaporator 1, a turbine generator 2 (power generator), a condenser 3, a pump 4, and a reservoir tank 5 (temporary storage means). This is a power generation device that uses the heat energy of a heat medium (hot water X) of about 300 ° C. or less that is discharged from a factory, an incineration facility, or the like. The heat medium is not limited to the hot water X, and a gas released from a factory or an incineration facility can also be used.

蒸発器１は、工場等から放出される温水Ｘとポンプ４から送出される作動媒体Ｙとが別経路にて供給され、内部にて熱交換を行うことで作動媒体Ｙの蒸気を生成するものである。
蒸発器１は、図２に示すように、複数（本実施形態では２つ）設けられおり、架台６によって支持されて配置されている。
各蒸発器１は、図３に示すように、水平方向を向く正面１Ａと当該正面１Ａの裏側に位置する背面１Ｂとを有する箱型に形状設定されている。そして、各蒸発器１においては、温水Ｘと作動媒体Ｙとの出入口が正面１Ａに集約されて設けられている。より詳細には、各蒸発器１には、温水Ｘの入口１ａと、温水Ｘの出口１ｂと、作動媒体Ｙの入口１ｃと、作動媒体Ｙの出口１ｄとが上述の出入口として設けられている。また、温水Ｘの入口１ａと作動媒体Ｙの出口１ｄとが蒸発器１の上部に並んで配置されており、温水Ｘの出口１ｂと作動媒体Ｙの入口１ｃとが蒸発器１の下部に並んで配置されている。 In the evaporator 1, hot water X discharged from a factory or the like and the working medium Y sent from the pump 4 are supplied through different paths, and heat is exchanged inside to generate steam of the working medium Y. It is.
As shown in FIG. 2, a plurality (two in the present embodiment) of the evaporator 1 is provided and is supported by the gantry 6.
As shown in FIG. 3, each evaporator 1 is shaped in a box shape having a front surface 1A facing in the horizontal direction and a back surface 1B located on the back side of the front surface 1A. And in each evaporator 1, the entrance / exit of the hot water X and the working medium Y is integrated and provided in the front 1A. More specifically, each evaporator 1 is provided with an inlet 1a for hot water X, an outlet 1b for hot water X, an inlet 1c for working medium Y, and an outlet 1d for working medium Y as the aforementioned entrances and exits. . An inlet 1 a for hot water X and an outlet 1 d for the working medium Y are arranged side by side on the evaporator 1, and an outlet 1 b for the hot water X and an inlet 1 c for the working medium Y are arranged on the bottom of the evaporator 1. Is arranged in.

また、図２に示すように、発電装置Ｇは、蒸発器１に温水Ｘを供給するための温水供給配管１１と、蒸発器１から温水Ｘを回収するための温水回収配管１２とを備えている。   As shown in FIG. 2, the power generator G includes a hot water supply pipe 11 for supplying the warm water X to the evaporator 1 and a hot water recovery pipe 12 for recovering the hot water X from the evaporator 1. Yes.

そして、２つの蒸発器１における温水Ｘの入口１ａは、温水供給配管１１に対して並列に接続されている。また、２つの蒸発器１における温水Ｘの出口１ｂは、温水回収配管１２に対して並列に接続されている。つまり、２つの蒸発器１は、温水Ｘの流路配管に対して並列接続されている。   And the inlet 1a of the warm water X in the two evaporators 1 is connected in parallel to the warm water supply pipe 11. Further, the outlets 1 b of the hot water X in the two evaporators 1 are connected in parallel to the hot water recovery pipe 12. That is, the two evaporators 1 are connected in parallel to the hot water X channel piping.

また、図２に示すように、発電装置Ｇは、作動媒体Ｙを循環する循環配管１３を備えている。
そして、図２に示すように、２つの蒸発器１における作動媒体Ｙの入口１ｃは、作動媒体Ｙの出口１ｄよりも上流側において循環配管１３に対して並列に接続されている。また、２つの蒸発器１における作動媒体Ｙの出口１ｄは、作動媒体Ｙの入口１ｃよりも下流側において循環配管１３に対して並列に接続されている。つまり、２つの蒸発器１は、作動媒体Ｙの流路配管に対して並列接続されている。 Further, as shown in FIG. 2, the power generation device G includes a circulation pipe 13 that circulates the working medium Y.
As shown in FIG. 2, the inlet 1c of the working medium Y in the two evaporators 1 is connected in parallel to the circulation pipe 13 on the upstream side of the outlet 1d of the working medium Y. Further, the outlet 1 d of the working medium Y in the two evaporators 1 is connected in parallel to the circulation pipe 13 on the downstream side of the inlet 1 c of the working medium Y. That is, the two evaporators 1 are connected in parallel to the flow path piping of the working medium Y.

タービン発電機２は、蒸発器１で生成された蒸気を膨張させつつ発電を行うものであり、図２に示すように、循環配管１３の途中部位に配置されている。より詳細には、タービン発電機２は、作動媒体Ｙの流れ方向において、蒸発器１と凝縮器３との間に配置されている。
そして、このタービン発電機２は、架台６に支持されることによって、蒸発器１及び凝縮器３よりも僅かに上方に配置されている。これによって、循環配管１３内で作動媒体Ｙが凝集しても、液体の状態で作動媒体Ｙがタービン発電機２に供給されることを防止できる。 The turbine generator 2 generates power while expanding the steam generated by the evaporator 1, and is disposed in the middle of the circulation pipe 13 as shown in FIG. 2. More specifically, the turbine generator 2 is disposed between the evaporator 1 and the condenser 3 in the flow direction of the working medium Y.
The turbine generator 2 is supported by the gantry 6 and is disposed slightly above the evaporator 1 and the condenser 3. Thereby, even if the working medium Y aggregates in the circulation pipe 13, it can be prevented that the working medium Y is supplied to the turbine generator 2 in a liquid state.

凝縮器３は、冷却水Ｚ（冷却媒体）とタービン発電機２を介した後の蒸気（作動媒体Ｙ）とが別経路にて供給され、内部にて熱交換を行うことで作動媒体Ｙを凝縮させるものである。
凝縮器３は、図２に示すように、複数（本実施形態では４つ）設けられており、架台６によって支持されて配置されている。
各凝縮器３は、図３に示すように、水平方向を向く正面３Ａと当該正面３Ａの裏側に位置する背面３Ｂとを有する箱型に形状設定されている。そして、各凝縮器３においては、冷却水Ｚと作動媒体Ｙとの出入口が正面３Ａに集約されて設けられている。より詳細には、各凝縮器３には、冷却水Ｚの入口３ａと、冷却水Ｚの出口３ｂと、作動媒体Ｙの入口３ｃと、作動媒体Ｙの出口３ｄとが上述の出入口として設けられている。また、冷却水Ｚの入口３ａと、作動媒体Ｙの出口３ｄとが凝縮器３の下部に並んで配置されており、冷却水Ｚの出口３ｂと、作動媒体Ｙの入口３ｃとが凝縮器３の上部に並んで配置されている。 The condenser 3 is supplied with cooling water Z (cooling medium) and steam (working medium Y) after passing through the turbine generator 2 through different paths, and exchanges heat inside to thereby obtain the working medium Y. Condensed.
As shown in FIG. 2, a plurality of (four in the present embodiment) condensers 3 are provided and are supported by the gantry 6.
As shown in FIG. 3, each condenser 3 is configured in a box shape having a front surface 3 </ b> A facing in the horizontal direction and a back surface 3 </ b> B located on the back side of the front surface 3 </ b> A. And in each condenser 3, the entrance / exit of the cooling water Z and the working medium Y is integrated and provided in the front surface 3A. More specifically, each condenser 3 is provided with an inlet 3a for the cooling water Z, an outlet 3b for the cooling water Z, an inlet 3c for the working medium Y, and an outlet 3d for the working medium Y as the above-described entrances and exits. ing. In addition, an inlet 3a for the cooling water Z and an outlet 3d for the working medium Y are arranged side by side under the condenser 3, and the outlet 3b for the cooling water Z and the inlet 3c for the working medium Y are the condenser 3. It is arranged side by side at the top.

また、図２に示すように、発電装置Ｇは、凝縮器３に冷却水Ｚを供給するための冷却水供給配管１４と、凝縮器３から冷却水Ｚを回収するための冷却水回収配管１５とを備えている。   As shown in FIG. 2, the power generator G includes a cooling water supply pipe 14 for supplying the cooling water Z to the condenser 3 and a cooling water recovery pipe 15 for recovering the cooling water Z from the condenser 3. And.

そして、４つの凝縮器３における冷却水Ｚの入口３ａは、冷却水供給配管１４に対して並列に接続されている。また、４つの凝縮器３における冷却水Ｚの出口３ｂは、冷却水回収配管１５に対して並列に接続されている。つまり、４つの凝縮器３は、冷却水Ｚの流路配管に対して並列に接続されている。   The inlets 3 a of the cooling water Z in the four condensers 3 are connected in parallel to the cooling water supply pipe 14. The outlets 3 b of the cooling water Z in the four condensers 3 are connected in parallel to the cooling water recovery pipe 15. That is, the four condensers 3 are connected in parallel to the flow path piping of the cooling water Z.

また、４つの凝縮器３における作動媒体Ｙの入口３ｃは、作動媒体Ｙの出口１ｄよりも上流側において循環配管１３に対して並列に接続されている。また、４つの蒸発器１における作動媒体Ｙの出口３ｄは、作動媒体Ｙの入口３ｃよりも下流側において循環配管１３に対して並列に接続されている。つまり、４つの凝縮器３は、作動媒体Ｙの流路配管に対して並列接続されている。   Further, the inlets 3 c of the working medium Y in the four condensers 3 are connected in parallel to the circulation pipe 13 on the upstream side of the outlet 1 d of the working medium Y. Further, the outlet 3d of the working medium Y in the four evaporators 1 is connected in parallel to the circulation pipe 13 on the downstream side of the inlet 3c of the working medium Y. That is, the four condensers 3 are connected in parallel to the flow path piping of the working medium Y.

そして、本実施形態の発電装置Ｇにおいては、図２及び図３に示すように、蒸発器１の背面１Ｂと凝縮器３の背面３Ｂとが対向するように、蒸発器１と凝縮器３とが対向配置されている。   And in the electric power generating apparatus G of this embodiment, as shown in FIG.2 and FIG.3, the evaporator 1 and the condenser 3 so that the back surface 1B of the evaporator 1 and the back surface 3B of the condenser 3 may oppose. Are arranged opposite to each other.

ポンプ４は、凝縮器３で凝縮された作動媒体Ｙを加圧して蒸発器１に向けて送出するものであり、架台６によって支持されて配置されている。
このポンプ４は、図２に示すように、循環配管１３の最下部に配置されており、具体的には作動媒体Ｙの流れ方向においてリザーバタンク５と蒸発器１との間に配置されている。 The pump 4 pressurizes the working medium Y condensed by the condenser 3 and sends it out toward the evaporator 1, and is supported and arranged by the gantry 6.
As shown in FIG. 2, the pump 4 is disposed at the lowermost portion of the circulation pipe 13, and is specifically disposed between the reservoir tank 5 and the evaporator 1 in the flow direction of the working medium Y. .

リザーバタンク５は、常にポンプ４に対して作動媒体Ｙが供給されるように、作動媒体Ｙを一時的に貯留するものであり、作動媒体Ｙの流れ方向において凝縮器３とポンプ４との間に配置されている。このリザーバタンク５は、循環配管１３の途中部位に接続されており、凝縮器３の下方に配置されるように架台６によって支持されている。
なお、後に詳説するが、本実施形態においてリザーバタンク５は、循環配管１３に作動媒体Ｙを投入する際に当該作動媒体Ｙを一時的に貯留する一時貯留手段として機能する。 The reservoir tank 5 temporarily stores the working medium Y so that the working medium Y is always supplied to the pump 4. The reservoir tank 5 is disposed between the condenser 3 and the pump 4 in the flow direction of the working medium Y. Is arranged. The reservoir tank 5 is connected to an intermediate portion of the circulation pipe 13 and is supported by the gantry 6 so as to be disposed below the condenser 3.
As will be described in detail later, in this embodiment, the reservoir tank 5 functions as a temporary storage unit that temporarily stores the working medium Y when the working medium Y is introduced into the circulation pipe 13.

上述のように、本実施形態においては、循環配管１３に対して、蒸発器１、タービン発電機２、凝縮器３、ポンプ４及びリザーバタンク５が順に設けられている。そして、これらの循環配管１３、蒸発器１、タービン発電機２、凝縮器３、ポンプ４及びリザーバタンク５によって本発明の循環流路が形成されている。   As described above, in the present embodiment, the evaporator 1, the turbine generator 2, the condenser 3, the pump 4, and the reservoir tank 5 are sequentially provided for the circulation pipe 13. The circulation pipe of the present invention is formed by the circulation pipe 13, the evaporator 1, the turbine generator 2, the condenser 3, the pump 4, and the reservoir tank 5.

また、本実施形態の発電装置Ｇは、遮断弁７、バイパス流路８及びバイパス弁９を備えている。
遮断弁７は、緊急時等にタービン発電機２への作動媒体Ｙの供給を停止するものであり、タービン発電機２の上流側において循環配管１３に対して設けられている。
バイパス流路８は、遮断弁７によって循環配管１３が閉鎖された際に作動媒体Ｙをタービン発電機２を回避させて流すための流路であり、タービン発電機２を挟んで循環配管１３に対して接続されている。
バイパス弁９は、バイパス流路８に対して設けられており、遮断弁７が循環配管１３を開放している状態においてバイパス流路８を閉鎖し、遮断弁７が循環配管１３を閉鎖している状態においてバイパス流路８を開放する。 Further, the power generation apparatus G of the present embodiment includes a shutoff valve 7, a bypass flow path 8, and a bypass valve 9.
The shut-off valve 7 stops supply of the working medium Y to the turbine generator 2 in an emergency or the like, and is provided for the circulation pipe 13 on the upstream side of the turbine generator 2.
The bypass flow path 8 is a flow path for flowing the working medium Y while avoiding the turbine generator 2 when the circulation pipe 13 is closed by the shutoff valve 7. Are connected to each other.
The bypass valve 9 is provided for the bypass flow path 8, and closes the bypass flow path 8 in a state where the shut-off valve 7 opens the circulation pipe 13, and the shut-off valve 7 closes the circulation pipe 13. The bypass flow path 8 is opened in the state where it is present.

そして、本実施形態の発電装置Ｇは、図１に示すように、投入口１６と、貯留タンク１７と、真空ポンプ１８と、排出口１９とを備えている。   And the electric power generating apparatus G of this embodiment is provided with the inlet 16, the storage tank 17, the vacuum pump 18, and the discharge port 19, as shown in FIG.

投入口１６は、循環配管１３に作動媒体Ｙを投入する際に用いられるものであり、図２に示すように、循環配管１３の最上部に接続されている。つまり、投入口１６は、リザーバタンク５の最上部位置以上の高さに配置されている。
この投入口１６は、開閉可能に構成されており、開放することによって循環配管１３の内部に作動媒体Ｙを投入可能となる。 The input port 16 is used when the working medium Y is supplied to the circulation pipe 13 and is connected to the uppermost part of the circulation pipe 13 as shown in FIG. That is, the insertion port 16 is disposed at a height equal to or higher than the uppermost position of the reservoir tank 5.
The input port 16 is configured to be openable and closable, and when opened, the working medium Y can be input into the circulation pipe 13.

貯留タンク１７は、投入口１６に投入する作動媒体Ｙを貯留するものであり、投入口１６よりも上方に配置されて当該投入口１６と接続されている。
なお、貯留タンク１７と投入口１６との間には開閉バルブ２０が設置されており、当該開閉バルブ２０を開放することによって貯留タンク１７に貯留された作動媒体Ｙが投入口１６に供給される。 The storage tank 17 stores the working medium Y to be input to the input port 16 and is disposed above the input port 16 and connected to the input port 16.
An open / close valve 20 is provided between the storage tank 17 and the input port 16, and the working medium Y stored in the storage tank 17 is supplied to the input port 16 by opening the open / close valve 20. .

真空ポンプ１８は、循環配管１３の内部を真空引きするものであり、投入口１６を介して循環配管１３と接続されている。
なお、真空ポンプ１８と投入口１６との間には開閉バルブ２１が設置されており、当該開閉バルブ２１を閉鎖することによって、作動媒体Ｙの投入時に当該作動媒体Ｙが真空ポンプ１８に流入することを防止することができる。 The vacuum pump 18 evacuates the inside of the circulation pipe 13 and is connected to the circulation pipe 13 through the input port 16.
An opening / closing valve 21 is installed between the vacuum pump 18 and the charging port 16, and the working medium Y flows into the vacuum pump 18 when the working medium Y is charged by closing the opening / closing valve 21. This can be prevented.

排出口１９は、メンテナンス等のタイミングで循環配管１３から作動媒体Ｙを排出するためのものであり、図２に示すように、循環配管１３の最下部に配置されている。
なお、排出口１９は、開閉可能に構成されており、開放することによって循環配管１３の内部の作動媒体Ｙの排出が可能となる。 The discharge port 19 is for discharging the working medium Y from the circulation pipe 13 at the timing of maintenance or the like, and is disposed at the lowermost part of the circulation pipe 13 as shown in FIG.
The discharge port 19 is configured to be openable and closable, and when opened, the working medium Y inside the circulation pipe 13 can be discharged.

なお、本実施形態の発電装置Ｇにおいて、作動媒体Ｙとしては、約３００℃以下の低温廃熱の廃熱エネルギーを利用した発電を可能とすべく、沸点が低いものを用いることが好ましい。ただし、作動媒体Ｙの沸点は、少なくとも、常温よりも高くかつ温水Ｘの温度よりも低い温度とされている。
具体的には、作動媒体Ｙとして、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）、フルオロカーボン、フルオロケトン、パーフルオロポリエーテル等を用いることができる。 In the power generation apparatus G of the present embodiment, it is preferable to use a working medium Y having a low boiling point so as to enable power generation using waste heat energy of low temperature waste heat of about 300 ° C. or less. However, the boiling point of the working medium Y is at least a temperature higher than the normal temperature and lower than the temperature of the hot water X.
Specifically, hydrofluoroether (HFE), fluorocarbon, fluoroketone, perfluoropolyether, or the like can be used as the working medium Y.

次に、本実施形態の発電装置Ｇの動作について説明する。
ポンプ４が駆動されると、ポンプ４によって圧送されることで作動媒体Ｙが循環配管１３中を循環する。より詳細には、作動媒体Ｙは、ポンプ４から、蒸発器１、タービン発電機２、凝縮器３、リザーバタンク５の順に圧送されて再びポンプ４に戻る。
一方で、温水供給配管１１を介して蒸発器１に温水Ｘが供給され、冷却水供給配管１４を介して凝縮器３に冷却水Ｚが供給される。このため、蒸発器１において作動媒体Ｙが蒸気とされ、凝縮器３において作動媒体Ｙが凝縮される。 Next, operation | movement of the electric power generating apparatus G of this embodiment is demonstrated.
When the pump 4 is driven, the working medium Y circulates in the circulation pipe 13 by being pumped by the pump 4. More specifically, the working medium Y is pumped from the pump 4 in the order of the evaporator 1, the turbine generator 2, the condenser 3, and the reservoir tank 5, and returns to the pump 4 again.
On the other hand, the hot water X is supplied to the evaporator 1 through the hot water supply pipe 11, and the cooling water Z is supplied to the condenser 3 through the cooling water supply pipe 14. For this reason, the working medium Y is vaporized in the evaporator 1, and the working medium Y is condensed in the condenser 3.

そして、ポンプ４から圧送された作動媒体Ｙは、蒸発器１で蒸発され、蒸気としてタービン発電機２に供給される。タービン発電機２に供給された作動媒体Ｙは、膨張しつつタービン発電機２を駆動する。この結果、タービン発電機２で発電が行われる。タービン発電機２を介した蒸気の作動媒体Ｙは凝縮器３で冷却されることにより凝縮する。凝縮器３によって凝縮された作動媒体Ｙは、ポンプ４によって加圧されて再び蒸発器１に向けて送出される。   The working medium Y pumped from the pump 4 is evaporated by the evaporator 1 and supplied to the turbine generator 2 as steam. The working medium Y supplied to the turbine generator 2 drives the turbine generator 2 while expanding. As a result, the turbine generator 2 generates power. The steam working medium Y that has passed through the turbine generator 2 is condensed by being cooled by the condenser 3. The working medium Y condensed by the condenser 3 is pressurized by the pump 4 and sent out toward the evaporator 1 again.

このように、本実施形態の発電装置Ｇにおいては、作動媒体Ｙの蒸発及び凝縮が繰り返されることにより、低温廃熱の廃熱エネルギーを用いた発電が行われる。   As described above, in the power generation apparatus G of the present embodiment, power generation using the waste heat energy of the low-temperature waste heat is performed by repeating evaporation and condensation of the working medium Y.

次に、本実施形態の発電装置Ｇへの作動媒体Ｙの投入方法、また本実施形態の発電装置Ｇからの作動媒体Ｙの抜き取り方法について説明する。   Next, a method for loading the working medium Y into the power generation apparatus G according to the present embodiment and a method for extracting the working medium Y from the power generation apparatus G according to the present embodiment will be described.

本実施形態の発電装置Ｇへ作動媒体Ｙを投入する際には、まず図４（ａ）に示すように、投入口１６及び開閉バルブ２１を開放すると共に開閉バルブ２０及び排出口１９を閉鎖し、真空ポンプ１８を稼働させる。
これによって、循環配管１３及び当該循環配管１３に設けられた蒸発器１、タービン発電機２、凝縮器３、ポンプ４及びリザーバタンク５から空気Ａが排出される。 When the working medium Y is introduced into the power generator G of the present embodiment, first, as shown in FIG. 4A, the inlet 16 and the opening / closing valve 21 are opened, and the opening / closing valve 20 and the outlet 19 are closed. Then, the vacuum pump 18 is operated.
As a result, the air A is discharged from the circulation pipe 13 and the evaporator 1, the turbine generator 2, the condenser 3, the pump 4 and the reservoir tank 5 provided in the circulation pipe 13.

循環配管１３等の内部が予め定められた所定の真空度となったところで、図４（ｂ）に示すように、真空ポンプ１８を停止して開閉バルブ２０を閉鎖すると共に開閉バルブ２０を開放する。
これによって、貯留タンク１７の貯留された作動媒体Ｙが重力の作用によって投入口１６を介して循環配管１３内に投入される。 When the inside of the circulation pipe 13 or the like reaches a predetermined vacuum degree, as shown in FIG. 4B, the vacuum pump 18 is stopped to close the open / close valve 20 and open the open / close valve 20. .
As a result, the working medium Y stored in the storage tank 17 is input into the circulation pipe 13 through the input port 16 by the action of gravity.

作動媒体Ｙの投入初期は、循環配管１３内部の圧力が低いため、投入された作動媒体Ｙは、循環配管１３内において気化する。そして、作動媒体Ｙの投入が続けられ、循環配管１３の内部圧力が作動媒体Ｙの飽和蒸気圧となると、投入された作動媒体Ｙは気化されず液体のまま循環配管１３に投入され、循環配管１３の一部及びリザーバタンク５に一時的に貯留される。   Since the pressure inside the circulation pipe 13 is low at the initial stage of charging the working medium Y, the charged working medium Y is vaporized in the circulation pipe 13. Then, when the working medium Y is continuously charged and the internal pressure of the circulation pipe 13 reaches the saturated vapor pressure of the working medium Y, the charged working medium Y is not vaporized but is put into the circulation pipe 13 as a liquid, and the circulation pipe. 13 is temporarily stored in the reservoir tank 5.

なお、貯留タンク１７における作動媒体Ｙの貯留量は、循環配管１３に投入される作動媒体Ｙの必要量よりも多くすることが好ましい。
これによって、貯留タンク１７に常に作動媒体Ｙが貯留されていることとなり、貯留タンク１７に残存する作動媒体Ｙによって貯留タンク１７を介して循環配管１３内に空気が入り込むことを防止することができる。 In addition, it is preferable that the storage amount of the working medium Y in the storage tank 17 is larger than the necessary amount of the working medium Y to be introduced into the circulation pipe 13.
Accordingly, the working medium Y is always stored in the storage tank 17, and air can be prevented from entering the circulation pipe 13 through the storage tank 17 due to the working medium Y remaining in the storage tank 17. .

循環配管１３への作動媒体Ｙの投入量が予め定められた必要量に到達すると、投入口１６及び開閉バルブ２０を閉鎖する。
これによって、必要量の作動媒体Ｙがリザーバタンク５等に貯留されると共に循環配管１３が密閉され、作動媒体Ｙの投入が完了する。 When the input amount of the working medium Y to the circulation pipe 13 reaches a predetermined required amount, the input port 16 and the opening / closing valve 20 are closed.
As a result, a required amount of the working medium Y is stored in the reservoir tank 5 and the circulation pipe 13 is sealed, and the working medium Y is completely charged.

また、本実施形態の発電装置Ｇから作動媒体Ｙを抜き取る際には、図５に示すように、排出口１９を開放する。
これによって、重力作用により循環配管１３内の作動媒体Ｙが外部に排出される。なお、排出口１９から排出される作動媒体Ｙは、例えば不図示の排液タンクに貯留されて回収される。 Moreover, when extracting the working medium Y from the electric power generating apparatus G of this embodiment, as shown in FIG. 5, the discharge port 19 is opened.
As a result, the working medium Y in the circulation pipe 13 is discharged to the outside by the gravitational action. In addition, the working medium Y discharged | emitted from the discharge port 19 is stored and collect | recovered, for example in the drainage tank not shown.

なお、排出口１９から作動媒体Ｙを排出する際には、貯留タンク１７を空にした状態で投入口１６を開放することが好ましい。
これによって、投入口１６から空気Ａが循環配管１３内に流入可能となり、排出口１９からスムーズに作動媒体Ｙを排出することが可能となる。
なお、投入口１６を外気と連通するための配管を別途設ける場合には、貯留タンク１７に作動媒体Ｙが貯留された状態であっても、投入口１６に空気を流入させることができる。 When discharging the working medium Y from the discharge port 19, it is preferable to open the input port 16 with the storage tank 17 being empty.
As a result, the air A can flow into the circulation pipe 13 from the input port 16, and the working medium Y can be discharged smoothly from the discharge port 19.
In the case where a pipe for communicating the input port 16 with the outside air is separately provided, air can be introduced into the input port 16 even when the working medium Y is stored in the storage tank 17.

次に、以上のような本実施形態の発電装置Ｇの効果について説明する。
以上のような本実施形態の発電装置Ｇは、作動媒体Ｙを一時的に貯留するリザーバタンク５と、リザーバタンク５の最上部位置以上の高さにて循環配管１３に接続される投入口１６と、循環配管１３と接続される真空ポンプ１８とを備えている。
このため、まず真空ポンプ１８により循環配管１３内部の空気Ａを排気し、その後投入口１６から作動媒体Ｙを循環配管１３に投入してリザーバタンク５に必要量を貯留することによって、外部の空気が循環配管１３に入り込むことなく、循環配管１３への作動媒体Ｙの投入を完了することができる。
したがって、本実施形態の発電装置Ｇによれば、作動媒体Ｙを用いるランキンサイクルを採用する発電装置において、作動媒体Ｙの投入時に循環配管１３内に空気が混入することを防止することが可能となる。 Next, the effect of the power generator G of the present embodiment as described above will be described.
The power generator G of the present embodiment as described above includes the reservoir tank 5 that temporarily stores the working medium Y, and the inlet 16 that is connected to the circulation pipe 13 at a height that is higher than the uppermost position of the reservoir tank 5. And a vacuum pump 18 connected to the circulation pipe 13.
For this reason, first, the air A inside the circulation pipe 13 is exhausted by the vacuum pump 18, and then the working medium Y is introduced into the circulation pipe 13 from the inlet 16 to store the necessary amount in the reservoir tank 5, thereby Can complete the charging of the working medium Y to the circulation pipe 13 without entering the circulation pipe 13.
Therefore, according to the power generation device G of the present embodiment, in the power generation device that employs the Rankine cycle using the working medium Y, it is possible to prevent air from being mixed into the circulation pipe 13 when the working medium Y is charged. Become.

また、本実施形態の発電装置Ｇにおいては、投入口１６よりも上方に配置されて当該投入口１６と接続されると共に投入口１６に投入する作動媒体Ｙを貯留する貯留タンク１７を備える。
このため、重力作用によって容易に投入口１６に作動媒体Ｙを供給することができ、投入時に作動媒体Ｙを圧送する必要がなくなる。 Further, the power generation apparatus G of the present embodiment includes a storage tank 17 that is disposed above the input port 16 and connected to the input port 16 and stores the working medium Y that is input to the input port 16.
For this reason, the working medium Y can be easily supplied to the charging port 16 by the gravitational action, and there is no need to pump the working medium Y at the time of charging.

また、本実施形態の発電装置Ｇにおいては、凝縮器３とポンプ４との間に配置されるリザーバタンク５を本発明の一時貯留手段とする構成について説明した。
このような構成を採用することによって、別途一時貯留手段を設ける必要がなくなるため、装置構成を簡素化することができると共に装置コストを削減することができる。 Moreover, in the electric power generating apparatus G of this embodiment, the structure which used the reservoir tank 5 arrange | positioned between the condenser 3 and the pump 4 as the temporary storage means of this invention was demonstrated.
By adopting such a configuration, it is not necessary to separately provide a temporary storage means, so that the device configuration can be simplified and the device cost can be reduced.

また、本実施形態の発電装置Ｇにおいては、循環配管１３の最下部に当該循環配管１３から作動媒体Ｙを排出する開閉可能な排出口１９を備える。
このため、排出口１９を開放することのみで、重力の作用によって容易に作動媒体Ｙの排出を行うことができる。 Further, in the power generation apparatus G of the present embodiment, an openable / closable discharge port 19 for discharging the working medium Y from the circulation pipe 13 is provided at the lowermost part of the circulation pipe 13.
For this reason, the working medium Y can be easily discharged by the action of gravity only by opening the discharge port 19.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態においては、本発明における一時貯留手段としてリザーバタンク５を用いる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、凝縮器３を本発明における一時貯留手段として用いる構成を採用することも可能である。
このような場合でも、別途一時貯留手段を設ける必要がなくなるため、装置構成を簡素化することができると共に装置コストを削減することができる。 For example, in the above embodiment, the configuration using the reservoir tank 5 as the temporary storage means in the present invention has been described.
However, the present invention is not limited to this, and it is possible to adopt a configuration in which the condenser 3 is used as the temporary storage means in the present invention.
Even in such a case, it is not necessary to separately provide a temporary storage means, so that the apparatus configuration can be simplified and the apparatus cost can be reduced.

また、上記実施形態においては、投入口１６よりも貯留タンク１７を上方に配置することで、重力の作用によって貯留タンク１７から投入口１６に作動媒体Ｙを流す構成を採用した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばポンプ等によって作動媒体Ｙを投入口１６まで流す構成を採用しても良い。 Moreover, in the said embodiment, the structure which flows the working medium Y from the storage tank 17 to the insertion port 16 by the effect | action of gravity was employ | adopted by arrange | positioning the storage tank 17 rather than the insertion port 16.
However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration in which the working medium Y is allowed to flow to the charging port 16 by a pump or the like may be employed.

また、上記実施形態においては、投入口１６を凝縮器３よりも上方に配置する構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、リザーバタンク５の最上部に接続され、当該リザーバタンク５を介して循環配管１３と接続されるようにしても良い。 Moreover, in the said embodiment, the structure which has arrange | positioned the inlet 16 above the condenser 3 was demonstrated.
However, the present invention is not limited to this, and may be connected to the uppermost part of the reservoir tank 5 and connected to the circulation pipe 13 via the reservoir tank 5, for example.

また、上記実施形態においては、温水Ｘを生成するための熱源が廃熱である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の熱源を用いて温水Ｘを生成するようにしても良い。 Moreover, in the said embodiment, the structure which the heat source for producing | generating the warm water X was waste heat was demonstrated.
However, this invention is not limited to this, You may make it produce | generate the warm water X using another heat source.

１……蒸発器、２……タービン発電機（発電装置）、３……凝縮器、４……ポンプ、５……リザーバタンク（一時貯留手段）、６……架台、７……遮断弁、８……バイパス流路、９……バイパス弁、１１……温水供給配管、１２……温水回収配管、１３……循環配管、１４……冷却水供給配管、１５……冷却水回収配管、１６……投入口、１７……貯留タンク、１８……真空ポンプ、１９……排出口、Ａ……空気、Ｇ……発電装置、Ｘ……温水（熱媒体）、Ｙ……作動媒体、Ｚ……冷却水（冷却媒体）  DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Evaporator, 2 ... Turbine generator (power generation device), 3 ... Condenser, 4 ... Pump, 5 ... Reservoir tank (temporary storage means), 6 ... Mount, 7 ... Shut-off valve, 8: Bypass flow path, 9: Bypass valve, 11: Hot water supply pipe, 12 ... Hot water recovery pipe, 13 ... Circulation pipe, 14 ... Cooling water supply pipe, 15 ... Cooling water recovery pipe, 16 ························································· 17 ··································································································· ...... Cooling water (cooling medium)

Claims (5)

熱媒体と作動媒体との熱交換を行うことにより前記作動媒体の蒸気を生成する蒸発器と、該蒸気の熱エネルギーから電力を生成する発電装置と、該発電装置を介した前記蒸気と冷却媒体との熱交換を行うことにより前記蒸気を凝縮する凝縮器と、該凝縮器で凝縮された作動媒体を前記蒸発器に向けて送出するポンプとが設けられた前記作動媒体の循環流路を備える発電装置であって、
前記循環流路に前記作動媒体を投入する際に前記作動媒体を一時的に貯留すると共に前記循環流路途中に設けられる一時貯留手段と、
前記一時貯留手段の最上部位置以上の高さにて前記循環流路に接続される前記作動媒体の投入口と、
前記循環流路と接続される真空ポンプと
を備えることを特徴とする発電装置。 An evaporator that generates steam of the working medium by performing heat exchange between the heat medium and the working medium, a power generation device that generates electric power from the thermal energy of the steam, and the steam and cooling medium via the power generation device A working fluid circulation passage provided with a condenser for condensing the vapor by exchanging heat with the steam, and a pump for sending the working medium condensed in the condenser toward the evaporator. A power generator,
A temporary storage means provided temporarily in the circulation flow path and temporarily storing the working medium when the working medium is charged into the circulation flow path;
An inlet for the working medium connected to the circulation channel at a height equal to or higher than the uppermost position of the temporary storage means;
And a vacuum pump connected to the circulation flow path. 前記投入口よりも上方に配置されて当該投入口と接続されると共に前記投入口に投入する前記作動媒体を貯留する貯留タンクを備えることを特徴とする請求項１記載の発電装置。   The power generation device according to claim 1, further comprising a storage tank that is disposed above the input port and connected to the input port and stores the working medium that is input to the input port. 前記凝縮器と前記ポンプとの間に配置されるリザーバタンクを前記一時貯留手段とすることを特徴とする請求項１または２記載の発電装置。   The power generation device according to claim 1 or 2, wherein a reservoir tank disposed between the condenser and the pump is used as the temporary storage unit. 前記凝縮器を前記一時貯留手段とすることを特徴とする請求項１または２記載の発電装置。   The power generator according to claim 1, wherein the condenser is the temporary storage unit. 前記循環流路の最下部に当該循環流路から前記作動媒体を排出する開閉可能な排出口を備えることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の発電装置。   The power generator according to any one of claims 1 to 4, further comprising an openable / closable discharge port that discharges the working medium from the circulation flow path at a lowermost portion of the circulation flow path.
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