JP2013181511A - 廃熱回収ランキンサイクルシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第一作動媒体で作動される第一ランキンサイクル2と、第一作動媒体よりも低沸点の第二作動媒体で作動される第二ランキンサイクル3と、から構成される廃熱回収ランキンサイクルシステム1であって、第一ランキンサイクル2は、第二作動媒体によって第一作動媒体の蒸気が凝縮される第一凝縮器7を具備し、第二ランキンサイクル3は、第一凝縮器7に第二作動媒体を供給する復水ポンプである第二復水ポンプ14と、復水ポンプ14の流量を変更する調量弁17と、第一凝縮器7で加熱された第二作動媒体を気相と液相とに分離する気液分離装置15と、を具備し、第二作動媒体の気相が膨張機に供給され、第二作動媒体の液相が熱交換器16に供給される。
【選択図】図1
Description
点A3から点A4の間において、第二作動媒体は、第二スクロール形流体機械10の膨張室内において膨張しながら仕事をする。膨張室内における第二作動媒体の膨張は、近似的な断熱膨張であることから第二作動媒体の温度が低下する。この間において、第二作動媒体の一部は、凝縮して気相から液相への相変化を開始する。
その結果、第二復水ポンプ14が供給する第二作動媒体の流量Fが熱需要に基づいた目標流量Ftよりも多いと判定した場合、すなわち、熱交換による第二作動媒体から給水への給水の単位流量当たりの給熱量が外部熱機器群22からの熱需要よりも多いと判定した場合、制御装置21は、ステップをステップS103に移行させる。
一方、第二作動媒体の流量Fが熱需要に基づいた目標流量Ftよりも多くないと判定した場合、すなわち、熱交換による第二作動媒体から給水への給水の単位時間当たりの給熱量が外部熱機器群22からの熱需要よりも多くないと判定した場合、制御装置21は、ステップをステップS203に移行させる。
その結果、第二作動媒体の流量Fが熱需要に基づいた目標流量Ftよりも少ないと判定した場合、すなわち、熱交換による第二作動媒体から給水への給水の単位時間当たりの給熱量が外部熱機器群22からの熱需要よりも少ないと判定した場合、制御装置21は、ステップをステップS204に移行させる。
一方、第二作動媒体の流量Fが熱需要に基づいた目標流量Ftよりも少なくないと判定した場合、すなわち、熱交換による第二作動媒体から給水への給水の単位時間当たりの給熱量が外部熱機器群22からの熱需要よりも少なくないと判定した場合、制御装置21は、ステップをステップS101に戻す。
その結果、液面信号Sが液面位置Slよりも高いと判定した場合、すなわち、気相である第二作動媒体が熱交換器16に供給されることがないと判定した場合、制御装置21は、ステップをステップS102に移行させる。
一方、液面信号Sが液面位置Slよりも高くないと判定した場合、すなわち、気相である第二作動媒体が熱交換器16に供給されると判定した場合、制御装置21は、ステップをステップS312に移行させる。
このように構成することで、第二ランキンサイクル3において、廃熱を膨張機の動力として回収するだけでなく給水を加熱するための熱として回収することができる。これにより、廃熱が熱需要に応じた形態で効率的に回収される。
このように構成することで、第二作動媒体の流量Fを変更して第二作動媒体における気相と液相との割合を変更し、第二スクロール形流体機械10おいてされる仕事量と熱交換器16において放出される熱量との比率を変更することができる。これにより、廃熱が熱需要に応じた形態で効率的に回収される。
このように構成することで、熱交換器16に蒸気が供給されることを防止することができる。これにより、これにより、熱交換器16の効率を低下させることがない。
切り替え弁23が位置Yの状態にある場合、冷却水通路19bは給水通路20と連通される。従って、給水通路20には、給水が供給されずに冷却水が供給される。この際、冷却水弁24は、冷却水通路19cを遮断する状態であり、冷却水が冷却水弁24を介して外部に排出されない。
その結果、外部熱機器群22からの熱需要が第二作動媒体の流量Fを流量Flとしたときの第二作動媒体から冷却水への冷却水の単位時間当たりの給熱量よりも多いと判定した場合、制御装置21は、ステップをステップS132に移行させる。
一方、外部熱機器群22からの熱需要が第二作動媒体の流量Fを流量Flとしたときの第二作動媒体から冷却水への冷却水の単位時間当たりの給熱量よりも多くないと判定した場合、制御装置21は、ステップをステップS432に移行させる。
このように構成することで、熱需要が少ない場合には、給水の供給先である外部熱機器群22に熱を供給しつつ第二作動媒体を全て膨張機に供給することができる。これにより、廃熱が熱需要に応じた形態で効率的に回収される。
2 第一ランキンサイクル
3 第二ランキンサイクル
7 第一凝縮器
14 第二復水ポンプ
15 気液分離装置
16 熱交換器
17 調量弁
Claims (4)
- 第一作動媒体で作動される第一ランキンサイクルと、前記第一作動媒体よりも低沸点の第二作動媒体で作動される第二ランキンサイクルと、から構成される廃熱回収ランキンサイクルシステムであって、
前記第一ランキンサイクルは、
前記第二作動媒体によって前記第一作動媒体が凝縮される第一凝縮器を具備し、
前記第二ランキンサイクルは、
前記第一凝縮器に前記第二作動媒体を供給する復水ポンプと、
前記復水ポンプの流量を変更する調量弁と、
前記第一凝縮器で加熱された前記第二作動媒体を気相と液相とに分離する気液分離装置と、を具備し、
前記第二作動媒体の気相が膨張機に供給され、前記第二作動媒体の液相が熱交換器に供給される回収ランキンサイクルシステム。 - 制御装置を更に備え、
前記熱交換器に供給される給水と前記第二作動媒体との間で熱交換される熱量を増加させる場合、前記第二作動媒体の流量を増大させるように前記復水ポンプの運転状態及び前記調量弁の開度を制御し、
前記熱交換器に供給される給水と前記第二作動媒体との間で熱交換される熱量を減少させる場合、前記第二作動媒体の流量を減少させるように前記復水ポンプの運転状態及び前記調量弁の開度を制御する請求項1に記載の廃熱回収ランキンサイクルシステム。 - 前記気液分離装置が前記第二作動媒体から気相を分離できる限界の液面位置が検出される液面検出手段を更に備え、
前記制御装置は、
前記液面検出手段によって前記液面位置が検出されると、前記第二作動媒体の流量を増加させるように前記復水ポンプの運転状態及び前記調量弁の開度を制御する請求項2に記載の廃熱回収ランキンサイクルシステム。 - 冷却水によって前記膨張機から排出された前記第二作動媒体が凝縮される第二凝縮器と、
前記給水が供給される供給先に前記給水に代えて前記冷却水が供給されるように前記冷却水の経路が変更される切り替え弁と、を更に備え、
前記制御装置は、
前記給水と前記第二作動媒体との間で熱交換される給水の単位流量当たりの熱量が前記第二凝縮器において前記冷却水と前記第二作動媒体との間で熱交換される冷却水の単位流量当たりの熱量以下の場合に、前記冷却水が前記給水先に供給されるように前記切り替え弁を切り替える請求項2又は請求項3に記載の廃熱回収ランキンサイクルシステム。
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