JP2013185788A - Binary generating equipment - Google Patents
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Abstract
Description
プレート式熱交換器を蒸発器及び過熱器として用いたバイナリー発電装置に関する。 The present invention relates to a binary power generation apparatus using a plate heat exchanger as an evaporator and a superheater.
従来、蒸気タービンを回転させるほどの熱量を持たない低温の熱源から、その熱源よりも低沸点の作動媒体に熱を移動し、作動媒体を加熱・蒸発させ、その蒸気でタービン等を回すことで発電を行う発電装置として、バイナリー発電装置がある。
バイナリー発電装置は、作動媒体ポンプで昇圧された液状の作動媒体を熱源により蒸発させる蒸発器と、蒸気となった作動媒体を過熱させる過熱器と、この過熱器で高圧となった作動媒体ガスを膨張させると共に回転駆動力を発生させる膨張機と、この回転駆動力を用いて発電する発電機と、膨張機で低圧となった作動媒体ガスを冷却水によって作動媒体の熱を放出させるとともに液化させる凝縮器と、から構成されている。
Conventionally, by transferring heat from a low-temperature heat source that does not have enough heat to rotate the steam turbine to a working medium with a lower boiling point than that heat source, heating and evaporating the working medium, and turning the turbine etc. with the steam There is a binary power generation device as a power generation device that generates power.
The binary power generator includes an evaporator that evaporates a liquid working medium pressurized by a working medium pump by a heat source, a superheater that superheats the working medium that has become steam, and a working medium gas that has been pressurized by the superheater. An expander that expands and generates a rotational driving force, a generator that generates electric power using the rotational driving force, and a working medium gas that has become a low pressure in the expander releases heat of the working medium and liquefies it with cooling water. And a condenser.
このようなバイナリー発電装置の熱交換器にはシェルアンドチューブ型やプレートフィン型など様々な形式が用いられるが、中でもプレート式熱交換器は熱体積あたりの伝熱面積が大きく取れるため、熱交換効率が高く、バイナリー発電装置の小型化に貢献することになる。プレート式熱交換器とは、薄い伝熱プレート（伝熱板）を複数積層し、その伝熱プレート間にできた隙間を熱源と作動媒体とが交互に流れることによって、高効率な熱交換を行わせるものである。伝熱プレートには、ステンレス板やアルミニウム板等の薄板金属が用いられ、伝熱効果を高めるため、その表面にヘリンボーンパターンや波形パターンなどが形成されている。 Various types such as shell and tube type and plate fin type are used for the heat exchangers of such binary power generators. Among them, plate type heat exchangers have a large heat transfer area per heat volume, so heat exchange is possible. It is highly efficient and contributes to the downsizing of the binary power generator. A plate-type heat exchanger stacks multiple thin heat transfer plates (heat transfer plates), and heat sources and working media flow alternately through the gaps formed between the heat transfer plates, enabling highly efficient heat exchange. It is what you want to do. A thin metal plate such as a stainless steel plate or an aluminum plate is used for the heat transfer plate, and a herringbone pattern, a corrugated pattern, or the like is formed on the surface in order to enhance the heat transfer effect.
プレート式熱交換器に関する技術として、特許文献１〜３に開示されたものがある。
特許文献１には、ガスケットを介して掌合して相互間に熱交換媒体用の交互の通路を形成しさらに前記通路へおよび該通路から媒体を導くための開口および隣接プレート間で相互に衝合して前記通路内に支持点を形成する波形部を備えた複数のプレートからなり、前記複数のプレートのうち少なくとも各外側端における一対の隣接プレートがそれらの周辺ならびに前記開口のまわりにおいて、さらに前記プレート間の前記支持点において恒久的に合体接合されているプレート式熱交換器が開示されている。
As technologies related to the plate heat exchanger, there are those disclosed in Patent Documents 1 to 3.
In JP-A No. 2004-151867, an alternate passage for a heat exchange medium is formed between each other through a gasket, and an opening for guiding the medium to and from the passage and an adjacent plate are mutually opposed. A plurality of plates each having a corrugated portion that forms a support point in the passage, and a pair of adjacent plates at least at each outer end of the plurality of plates further includes a periphery thereof and the opening. A plate heat exchanger is disclosed that is permanently coalesced at the support points between the plates.
特許文献２には、積層された多数のプレート間に、一方が気液２相流冷媒である２種の流体が流通して熱交換が行われる熱交換通路を交互に形成し、プレートに形成した入口孔によって形成された入口通路から冷媒用熱交換通路に冷媒を流入させるプレート式熱交換器において、前記入口通路をプレートの積層方向において複数に分割し、流体分配問題の影響を受けない枚数のプレートずつに冷媒を分散して流入させるようにしたものが開示されている。 In Patent Document 2, heat exchange passages in which two types of fluid, one of which is a gas-liquid two-phase flow refrigerant, circulates between a plurality of stacked plates are alternately formed to form the plates. In a plate heat exchanger that allows refrigerant to flow from the inlet passage formed by the inlet holes into the refrigerant heat exchange passage, the inlet passage is divided into a plurality of plates in the stacking direction of the plates and is not affected by the fluid distribution problem In this embodiment, the refrigerant is dispersed and introduced into each plate.
また、特許文献３には、第１のプレートと第２のプレートとの間の第１の流路を有し、この流路は第１の分配通路と、熱伝導通路と、第２の分配通路を有しており、熱伝導通路は、下側と上側の熱伝導通路に垂直方向に分割されており、下側の熱伝導通路は、複数の隣接している熱伝導ゾーンに水平方向に分割されており、下側の熱伝導通路のいずれかの熱伝導ゾーン内の尾根と溝との間の中間角度は、上側の熱伝導通路内の尾根と溝との間の中間角度よりも少なくとも３０°大きいプレート式熱交換器が開示されている。 Further, Patent Document 3 has a first flow path between the first plate and the second plate, and the flow path includes a first distribution passage, a heat conduction passage, and a second distribution passage. A heat conduction passage is vertically divided into a lower and upper heat conduction passage, and the lower heat conduction passage is horizontally arranged in a plurality of adjacent heat conduction zones. The intermediate angle between the ridge and groove in any of the heat transfer zones of the lower heat transfer passage is at least greater than the intermediate angle between the ridge and groove in the upper heat transfer passage. A plate heat exchanger 30 ° larger is disclosed.
特許文献２，３は、単にプレート式熱交換器の構成を開示するだけではなく、例えば、気液２相流の作動媒体であっても熱交換を促進させることができ、熱交換効率を高めることができる構成、技術を開示している。 Patent Documents 2 and 3 not only disclose the configuration of the plate heat exchanger, but also can promote heat exchange, for example, even in a gas-liquid two-phase flow working medium, and increase heat exchange efficiency. The structure and the technique which can be performed are disclosed.
ところが、特許文献１の如き従来からあるプレート式熱交換器を、バイナリー発電装置の蒸発器及び過熱器に利用した場合、以下に述べるような問題が発生することが明らかとなってきている。
具体的には、バイナリー発電装置の蒸発器で蒸発した作動媒体は、温水などの熱源の流量や熱源の温度変化により、蒸発器出口における作動媒体内でのガスと液体の状態（クオリティ）が変化する。例えば、蒸発器に導入される温水の温度が変化した場合、作動媒体のクオリティは、０．６（作動媒体の約６割がガスの状態）〜１．０（作動媒体の全てがガスの状態）の間で変化することになる。
However, when a conventional plate heat exchanger such as Patent Document 1 is used for an evaporator and a superheater of a binary power generator, it has become clear that the following problems occur.
Specifically, the working medium evaporated by the evaporator of the binary power generator changes in the state (quality) of gas and liquid in the working medium at the outlet of the evaporator due to the flow rate of the heat source such as hot water and the temperature change of the heat source. To do. For example, when the temperature of hot water introduced into the evaporator changes, the quality of the working medium is 0.6 (about 60% of the working medium is in a gas state) to 1.0 (all of the working medium is in a gas state) ) Will change.
このとき、蒸発器の後段に配備されている過熱器が、特許文献１の如き従来のプレート式熱交換器である場合を考える。この過熱器に対し、クオリティ０．６〜１．０の気液２相流の状態の作動媒体が流入すると、作動流体は、圧力損失の少ない同一面側にある作動媒体の入口から出口へとプレート積層方向の手前側をショートパスする形で流れ出して（最短距離の流路で流れ出して）、プレート積層方向の奥側へと流れず、結果的に伝熱面積が減少した状態となり熱交換能力が低下することとなる。 At this time, let us consider a case where the superheater provided in the subsequent stage of the evaporator is a conventional plate heat exchanger as disclosed in Patent Document 1. When a working medium in a gas-liquid two-phase flow state having a quality of 0.6 to 1.0 flows into the superheater, the working fluid flows from the working medium inlet to the outlet on the same side where pressure loss is small. It flows out in the form of a short path on the near side in the plate stacking direction (flows out in the shortest distance flow path) and does not flow to the back side in the plate stacking direction, resulting in a reduced heat transfer area and heat exchange capacity Will be reduced.
すなわち、作動媒体は、過熱器の前側壁の下部に設けられた入口から過熱器の内部に入り、積層された伝熱プレート間の流路を上昇しながら過熱される。しかし、作動媒体の出口が入口と同一側壁（前側壁）にあるため、ガス状の作動媒体は主に圧力損失の少ないプレート積層方向の手前側を流れる。従って、熱負荷の増大に対応して、熱交換器の伝熱面積を増加、すなわち、プレート積層枚数を増加しても、過熱器の交換熱量は増加することはない。 That is, the working medium enters the superheater from an inlet provided at the lower part of the front side wall of the superheater, and is heated while ascending the flow path between the stacked heat transfer plates. However, since the outlet of the working medium is on the same side wall (front side wall) as the inlet, the gaseous working medium mainly flows on the front side in the plate stacking direction with little pressure loss. Therefore, even if the heat transfer area of the heat exchanger is increased corresponding to the increase in heat load, that is, the number of stacked plates is increased, the exchange heat amount of the superheater does not increase.
このような問題に対し、特許文献２，３に開示された技術、すなわち、プレート式熱交換器において、蒸発器入口に様々な分配機構を設けることで作動媒体の分配性能の向上を図り、効率よく作動媒体を蒸発させる技術は対応可能であると思われる。事実、特許文献２，３のプレート式熱交換器は、冷凍機、ヒートポンプ等で多く使用されている。
しかしながら、バイナリー発電装置では、プレート式熱交換器の分配機構による圧力損失が過大となってしまうため、特許文献２，３に開示されたプレート式熱交換器を採用することは困難である。バイナリー発電装置では、膨張機前後の作動媒体の圧力差と発電量とが比例するため、圧力損失を伴う分配機構は発電量の低下に直結する。特に、低温排熱で駆動するバイナリー発電装置においては、熱源温度と冷却水温度の差が小さく圧力損失による発電量低下の影響が大きくなる。
With respect to such problems, in the techniques disclosed in Patent Documents 2 and 3, that is, in the plate heat exchanger, the distribution performance of the working medium is improved by providing various distribution mechanisms at the inlet of the evaporator. A technique that evaporates the working medium well seems to be compatible. In fact, the plate heat exchangers of Patent Documents 2 and 3 are often used in refrigerators, heat pumps, and the like.
However, in the binary power generation apparatus, the pressure loss due to the distribution mechanism of the plate heat exchanger becomes excessive, so it is difficult to employ the plate heat exchanger disclosed in Patent Documents 2 and 3. In the binary power generation device, since the pressure difference between the working medium before and after the expander is proportional to the power generation amount, the distribution mechanism with pressure loss is directly connected to the decrease in the power generation amount. In particular, in a binary power generator that is driven by low-temperature exhaust heat, the difference between the heat source temperature and the cooling water temperature is small, and the effect of a decrease in the amount of power generation due to pressure loss is large.
本発明は、上記問題点に鑑み、気液２相流の作動媒体が流入されたとしても、圧力損失を起こすことなく確実に作動媒体を蒸気化乃至は過熱できるプレート式熱交換器を備え、ひいては発電効率の低下を招来しないバイナリー発電装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention includes a plate heat exchanger that can reliably vaporize or superheat a working medium without causing a pressure loss even if a gas-liquid two-phase working medium is introduced. An object of the present invention is to provide a binary power generation apparatus that does not cause a decrease in power generation efficiency.
上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係るプレート式熱交換器は、熱源の熱により作動媒体を蒸発させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器で蒸発した作動媒体を過熱させる第２熱交換器と、前記第２熱交換器で過熱された作動媒体の蒸気を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機とを備え、前記回転駆動力を用いて発電機を駆動するバイナリー発電装置において、前記第２熱交換器は、プレートが積層されてなるプレート式熱交換器構造を有し、且つ作動媒体をプレートの積層方向に沿った一方側から流入させて、プレートの積層方向に沿った他方側から流出させるように構成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
The plate heat exchanger according to the present invention includes a first heat exchanger that evaporates the working medium by heat of a heat source, a second heat exchanger that superheats the working medium evaporated by the first heat exchanger, and the first heat exchanger. And an expander that generates a rotational driving force by expanding the steam of the working medium superheated by the two heat exchangers, wherein the second heat exchange is performed in the binary power generator that drives the generator using the rotational driving force. The plate has a plate heat exchanger structure in which plates are stacked, and the working medium is allowed to flow in from one side along the plate stacking direction and flow out from the other side along the plate stacking direction. It is comprised by these.
好ましくは、前記第２熱交換器は、プレートの積層方向に沿った一方側に設けられた一方側壁と、プレートの積層方向に沿った他方側に設けられた他方側壁とを有していて、前記一方側壁の下部に作動媒体が流入する流入口が形成され、前記他方側壁の上部に作動媒体が流出する流出口が形成されているとよい。
好ましくは、前記一方側壁の幅方向一方側に前記流入口が形成され、前記他方側壁の幅方向一方側又は他方側に前記流出口が形成されているとよい。
Preferably, the second heat exchanger has one side wall provided on one side along the stacking direction of the plates and the other side wall provided on the other side along the stacking direction of the plates, An inflow port through which the working medium flows may be formed at the lower part of the one side wall, and an outflow port through which the working medium may flow out may be formed at the upper part of the other side wall.
Preferably, the inflow port is formed on one side in the width direction of the one side wall, and the outflow port is formed on one side or the other side in the width direction of the other side wall.
好ましくは、前記第１熱交換器が蒸発器であって、前記第２熱交換器が過熱器とされているとよい。
好ましくは、前記第２熱交換器は、第１熱交換器に隣接配備されているとよい。
好ましくは、前記第２熱交換器は、第１熱交換器と一体構造とされているとよい。
Preferably, the first heat exchanger is an evaporator and the second heat exchanger is a superheater.
Preferably, the second heat exchanger may be disposed adjacent to the first heat exchanger.
Preferably, the second heat exchanger may be integrated with the first heat exchanger.
本発明のバイナリー発電装置によれば、気液２相流の作動媒体が熱交換器（特に過熱器）に流入されたとしても、圧力損失を起こすことなく確実に作動媒体を蒸気化乃至は過熱でき、その結果、発電効率の低下を招来することはない。 According to the binary power generation device of the present invention, even if a gas-liquid two-phase flow working medium flows into a heat exchanger (particularly a superheater), the working medium is reliably vaporized or superheated without causing pressure loss. As a result, the power generation efficiency is not reduced.
以下、本発明の実施形態を、図を参照しながら説明する。
本発明のバイナリー発電装置１は、蒸気タービンを回転させるほどの熱量を持たない低温の熱源Ｓと、低沸点の作動媒体Ｔを封入した循環サイクルとの間で熱交換し、この熱交換によって蒸発した作動媒体Ｔを用いて発電を行うものである。
図１に示すように、本発明のバイナリー発電装置１は、外部からの低温の熱源Ｓ（工場排熱や温泉からの温水）と熱交換を行うことで作動媒体Ｔを蒸気へと蒸発させる第１熱交換器（以下、蒸発器２と呼ぶ）と、この蒸発器２で生成された作動媒体Ｔの蒸気を過熱させる第２熱交換器（以下、過熱器３と呼ぶ）とを有する。さらに、過熱器３により過熱状態とされた作動媒体Ｔの蒸気を膨張させロータやスクリューを回転させることで回転駆動力を発生させる膨張機４と、膨張機４で発生した回転駆動力によって発電が行われる発電機５と、膨張機４で用いられた後、低圧となった作動媒体Ｔガスを液体の作動媒体Ｔに凝縮させる凝縮器６と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The binary power generator 1 of the present invention exchanges heat between a low-temperature heat source S that does not have enough heat to rotate a steam turbine and a circulation cycle that encloses a low-boiling working medium T, and evaporates by this heat exchange. Electric power is generated using the working medium T.
As shown in FIG. 1, the binary power generator 1 of the present invention is configured to evaporate the working medium T into steam by exchanging heat with an external low-temperature heat source S (exhaust heat from a factory or hot water from a hot spring). 1 heat exchanger (hereinafter referred to as an evaporator 2) and a second heat exchanger (hereinafter referred to as a superheater 3) that superheats the vapor of the working medium T generated by the evaporator 2. Furthermore, power is generated by the expander 4 that generates the rotational driving force by expanding the steam of the working medium T that has been heated by the superheater 3 and rotating the rotor and the screw, and the rotational driving force generated by the expander 4. A generator 5 is provided, and a condenser 6 that condenses the working medium T gas, which has been used in the expander 4 and has become low pressure, into a liquid working medium T.
これらの蒸発器２、過熱器３、膨張機４、凝縮器６は、作動媒体Ｔを循環させる閉ループ状の循環配管７（作動媒体流路）により順に接続されており、この循環配管７には、蒸発器２→過熱器３→膨張機４→凝縮器６を経由して液体となった作動媒体Ｔ（低沸点の有機媒体、例えば、ペンタン、ヘキサンや代替フロン（Ｒ２４５ｆａ）など）を蒸発器２に再度送出する作動媒体ポンプ８が、備えられている。 The evaporator 2, the superheater 3, the expander 4, and the condenser 6 are sequentially connected by a closed loop-shaped circulation pipe 7 (working medium flow path) that circulates the working medium T. , Evaporator 2 → superheater 3 → expander 4 → working medium T (low-boiling organic medium such as pentane, hexane, or alternative CFC (R245fa)) that has become liquid via evaporator 6 2 is provided with a working medium pump 8 for re-feeding to 2.
斯かる構成のバイナリー発電装置１では、低温の熱源Ｓの熱により液体の作動媒体Ｔを蒸発させ、蒸気となった作動媒体Ｔを用いて膨張機４を駆動させて発電を行う。
具体的には、蒸発器２で熱源Ｓから熱を集熱し、集熱された熱を介して熱交換することで、液体の作動媒体Ｔを蒸発させ、蒸気の作動媒体Ｔを生成する。このとき、熱源Ｓの熱量や熱源Ｓの温度変化によって、蒸気となった作動媒体Ｔは、気液２相流（ガスと液体が混合された状態）となってしまう。そこで、蒸発器２の後方に過熱器３を配備させ、この過熱器３で確実に蒸気化された作動媒体Ｔは、循環配管７を通じて膨張機４に送られる。
In the binary power generation apparatus 1 having such a configuration, the liquid working medium T is evaporated by the heat of the low-temperature heat source S, and the expander 4 is driven using the steaming working medium T to generate power.
Specifically, the evaporator 2 collects heat from the heat source S and exchanges heat through the collected heat, thereby evaporating the liquid working medium T and generating the steam working medium T. At this time, due to the amount of heat of the heat source S and the temperature change of the heat source S, the working medium T that has become vapor becomes a gas-liquid two-phase flow (a state where gas and liquid are mixed). Therefore, the superheater 3 is arranged behind the evaporator 2, and the working medium T reliably vaporized by the superheater 3 is sent to the expander 4 through the circulation pipe 7.
膨張機４では、過熱器３で過熱状態とされた高圧の作動媒体Ｔの蒸気が膨張し、膨張前後の作動媒体Ｔの圧力差（高圧→低圧）を利用してロータやスクリューが回転し、回転駆動力を発生させている。膨張機４に接続された発電機５では、この回転駆動力を利用して発電が行われている。
発電機５で発電に用いられた低圧の作動媒体Ｔの蒸気は、膨張機４の出側の循環配管７を通じて凝縮器６に送出される。凝縮器６では、膨張機４から送出されてきた作動媒体Ｔの蒸気が、冷却水Ｗと熱交換され、液体の作動媒体Ｔに凝縮される。
In the expander 4, the steam of the high-pressure working medium T heated in the superheater 3 expands, and the rotor and screw rotate using the pressure difference (high pressure → low pressure) of the working medium T before and after expansion, A rotational driving force is generated. The generator 5 connected to the expander 4 generates power using this rotational driving force.
The low-pressure working medium T vapor used for power generation by the generator 5 is sent to the condenser 6 through the circulation pipe 7 on the outlet side of the expander 4. In the condenser 6, the vapor of the working medium T sent from the expander 4 is heat-exchanged with the cooling water W and condensed into the liquid working medium T.
凝縮器６で液体となった作動媒体Ｔは、作動媒体ポンプ８に送出される。この液体の作
動媒体Ｔは、作動媒体ポンプ８で昇圧され、循環配管７を通じて蒸発器２へと再度圧送される。
このようにして、作動媒体Ｔは、作動媒体ポンプ８→蒸発器２→過熱器３→膨張機４→凝縮器６→作動媒体ポンプ８の順に閉ループ状に形成された循環配管７を循環し、膨張機４に接続された発電機５で発電が行われる。
The working medium T that has become liquid in the condenser 6 is sent to the working medium pump 8. The liquid working medium T is pressurized by the working medium pump 8 and is pumped again to the evaporator 2 through the circulation pipe 7.
In this way, the working medium T circulates through the circulation pipe 7 formed in a closed loop in the order of the working medium pump 8 → the evaporator 2 → the superheater 3 → the expander 4 → the condenser 6 → the working medium pump 8. Power generation is performed by a generator 5 connected to the expander 4.
以上述べた構成、動作を行うバイナリー発電装置１においては、蒸発器２及び過熱器３の構成と、両器２，３の接続方法に特徴的な点を有する。それ故、以下、蒸発器２及び過熱器３に着目して説明を進める。なお、膨張機４、凝縮器６、作動媒体ポンプ８の構成は、従来のバイナリー発電装置１に用いられているものと略同じである。
説明にあたり、図２〜図５に上下方向、左右方向、前後方向を記している。この方向を用い、装置説明を行う。
The binary power generation apparatus 1 that performs the configuration and operation described above has a characteristic point in the configuration of the evaporator 2 and the superheater 3 and the connection method of the two units 2 and 3. Therefore, hereinafter, the description will be made focusing on the evaporator 2 and the superheater 3. The configurations of the expander 4, the condenser 6, and the working medium pump 8 are substantially the same as those used in the conventional binary power generator 1.
In the description, the vertical direction, the horizontal direction, and the front-rear direction are shown in FIGS. The device will be described using this direction.
図３に示す如く、本実施形態で用いられている蒸発器２は、立方体形状を呈しており、蒸発器２の一方側壁（以下、前側壁１５と呼ぶ）の左上側には、熱源Ｓの流入口１３が開口され、この熱源Ｓの流入口１３に熱源Ｓからの配管とが接続されており、蒸発器２の前側壁１５の左下側には、熱源Ｓの流出口１４が開口され、この熱源Ｓの流出口１４に熱源Ｓを外部へ排出する配管が接続されている。 As shown in FIG. 3, the evaporator 2 used in the present embodiment has a cubic shape, and on the upper left side of one side wall (hereinafter referred to as the front side wall 15) of the evaporator 2, An inlet 13 is opened, and a pipe from the heat source S is connected to the inlet 13 of the heat source S. An outlet 14 of the heat source S is opened on the lower left side of the front side wall 15 of the evaporator 2. A pipe for discharging the heat source S to the outside is connected to the outlet 14 of the heat source S.
次に、蒸発器２の前側壁１５の右下側には、作動媒体の流入口１１が形成され、この流入口に循環配管７が接続されている。この循環配管７を経由して液体の作動媒体Ｔが、蒸発器２に供給されている。蒸発器２の他方側壁（以下、後側壁１６と呼ぶ）の右上側には、作動媒体の流出口１２が形成され、この作動媒体の流出口１２に循環配管７が接続されている。前側壁１５及び後側壁１６の幅方向において、作動媒体の流入口１１と作動媒体の流出口１２とが互いに向かい合わないように配備されている。 Next, a working medium inlet 11 is formed on the lower right side of the front side wall 15 of the evaporator 2, and a circulation pipe 7 is connected to the inlet. A liquid working medium T is supplied to the evaporator 2 via the circulation pipe 7. A working medium outlet 12 is formed on the upper right side of the other side wall of the evaporator 2 (hereinafter referred to as the rear side wall 16), and a circulation pipe 7 is connected to the working medium outlet 12. In the width direction of the front side wall 15 and the rear side wall 16, the working medium inflow port 11 and the working medium outflow port 12 are arranged so as not to face each other.
従来の蒸発器３１（図５参照）では、蒸発器３１の「前側壁３４」の右上側に作動媒体の流出口３３が形成されているが、本実施形態の蒸発器２では、「後側壁１６」の右上側に作動媒体の流出口１２が形成されている。この点が特徴的な構成となっている。
図２に示すように、本実施形態の蒸発器２は、ステンレス板やアルミニウム板等の薄板金属製の伝熱プレート１７を複数枚（６枚）、前後方向に積層し、伝熱プレート１７の隙間を作動媒体Ｔと熱源Ｓが交互に流れることによって、熱交換を行うプレート式熱交換器である。プレート式熱交換器は、シェルアンドチューブ式熱交換器に比べて、体積あたりの伝熱面積が大きく取れるため、効率の良い熱交換ができると共に、バイナリー発電装置１の小型にすることができる。
In the conventional evaporator 31 (see FIG. 5), the working medium outlet 33 is formed on the upper right side of the “front wall 34” of the evaporator 31, but in the evaporator 2 of the present embodiment, the “rear wall” A working medium outlet 12 is formed on the upper right side of 16 ”. This is a characteristic configuration.
As shown in FIG. 2, the evaporator 2 of the present embodiment includes a plurality of (six) heat transfer plates 17 made of a thin metal plate such as a stainless steel plate or an aluminum plate, stacked in the front-rear direction. The plate-type heat exchanger performs heat exchange by alternately flowing the working medium T and the heat source S through the gap. Since the plate type heat exchanger has a larger heat transfer area per volume than the shell and tube type heat exchanger, efficient heat exchange can be achieved and the binary power generator 1 can be downsized.
６枚の伝熱プレートの内、前後方向で１枚目の伝熱プレート１７は、蒸発器２の前側壁１５を構成している。この前側壁１５の右下側には、作動媒体の流入口１１が形成されている。前後方向で６枚目の伝熱プレート１７は、蒸発器２の後側壁１６を構成している。この後側壁１６の右上側には、作動媒体の流出口１２が形成されている。
１枚目の伝熱プレート１７と２枚目の伝熱プレート１７の間に形成された空間は、第１流路であり、２枚目の伝熱プレート１７と３枚目の伝熱プレート１７の間に形成された空間は、第２流路である。以下同様に、第３流路〜第５流路が形成されている。図４では、第１流路を（１）で示し、同様に第２流路〜第５流路をそれぞれ（２）〜（５）で表記している。
Of the six heat transfer plates, the first heat transfer plate 17 in the front-rear direction constitutes the front side wall 15 of the evaporator 2. A working medium inlet 11 is formed on the lower right side of the front side wall 15. The sixth heat transfer plate 17 in the front-rear direction constitutes the rear side wall 16 of the evaporator 2. A working medium outlet 12 is formed on the upper right side of the rear side wall 16.
A space formed between the first heat transfer plate 17 and the second heat transfer plate 17 is a first flow path, and the second heat transfer plate 17 and the third heat transfer plate 17. A space formed between them is a second flow path. Similarly, a third flow path to a fifth flow path are formed. In FIG. 4, the first flow path is indicated by (1), and similarly, the second flow path to the fifth flow path are indicated by (2) to (5), respectively.
蒸発器２の前側壁１５の右下側にある流入口１１から流入した作動媒体Ｔは、第１流路、第３流路、第５流路にそれぞれ分岐し上方へ流れてゆき、蒸発器２の後側壁１６の右上側にある流出口１２から外部へ流出する。同じように、熱源Ｓに関しては、蒸発器２の前側壁１５の左上側にある１３流入口から流入し、第２流路、第４流路、にそれぞれ分岐し下方へ流れてゆき、再び前方へ戻ってきて、蒸発器２の前側壁１５の左下側にある流出口１４から外部へ流出する。このように、作動媒体Ｔの流路と熱源Ｓの流路が交互に配置されていることで、熱交換が行われている。 The working medium T flowing in from the inlet 11 on the lower right side of the front side wall 15 of the evaporator 2 is branched into the first flow path, the third flow path, and the fifth flow path, and flows upward. 2 flows out from the outlet 12 on the upper right side of the rear side wall 16. Similarly, with respect to the heat source S, it flows from the 13 inflow port on the upper left side of the front side wall 15 of the evaporator 2, branches into the second flow path and the fourth flow path, flows downward, and again forwards. And flows out to the outside from the outlet 14 on the lower left side of the front side wall 15 of the evaporator 2. Thus, heat exchange is performed by alternately arranging the flow path of the working medium T and the flow path of the heat source S.
各伝熱プレートの右上側及び右下側には、上記した作動媒体Ｔの流れを実現するために、第１流路、第３流路、第５流路のみに連通する孔が形成されている。各伝熱プレートの左上側及び左下側には、上記した熱源Ｓの流れを実現するために、第２流路、第４流路の
みに連通する孔が形成されている。なお、伝熱プレートの板中央部には、ヘリンボーンパターンや波形パターンが加工されており、伝熱効果を高めている。
On the upper right side and lower right side of each heat transfer plate, holes that communicate only with the first flow path, the third flow path, and the fifth flow path are formed in order to realize the flow of the working medium T described above. Yes. In order to realize the flow of the heat source S described above, holes communicating only with the second flow path and the fourth flow path are formed on the upper left side and the lower left side of each heat transfer plate. In addition, the herringbone pattern and the waveform pattern are processed in the center part of the heat transfer plate to enhance the heat transfer effect.
一方、図３に示す如く、本実施形態で用いられている過熱器３は、上記に示した蒸発器２と同様な立方体形状を呈している。
過熱器３の他方側壁（以下、前側壁２５と呼ぶ）左上側には、熱源の流入口２３が開口され、この熱源の流入口２３に熱源Ｓからの配管とが接続されており、過熱器３の前側壁２５の左下側には、熱源の流出口２４が開口され、この熱源の流出口２４に熱源Ｓを外部へ排出する配管が接続されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the superheater 3 used in this embodiment has a cubic shape similar to that of the evaporator 2 described above.
A heat source inlet 23 is opened on the upper left side of the other side wall of the superheater 3 (hereinafter referred to as the front side wall 25), and a pipe from the heat source S is connected to the heat source inlet 23. 3, a heat source outlet 24 is opened at the lower left side of the front side wall 25, and a pipe for discharging the heat source S to the outside is connected to the heat source outlet 24.
次に、過熱器３の一方側壁（以下、後側壁２６と呼ぶ）の右下側には、蒸発器２で蒸気となった作動媒体の流入口２１が形成され、この流入口に蒸発器２の流出口からの循環配管７が接続されている。この循環配管７を経由して蒸気となった作動媒体Ｔが、過熱器３に供給されている。過熱器３の前側壁２５の右上側には、作動媒体の流出口２２が形成され、この流出口２２に循環配管７が接続されている。後側壁２６及び前側壁２５の幅方向において、作動媒体の流入口２１と作動媒体の流出口２２とが互いに向かい合わないように配備されている。 Next, on the lower right side of one side wall of the superheater 3 (hereinafter referred to as the rear side wall 26), an inlet 21 for the working medium that has been vaporized by the evaporator 2 is formed. The circulation piping 7 from the outflow port is connected. The working medium T that has become steam via the circulation pipe 7 is supplied to the superheater 3. A working medium outlet 22 is formed on the upper right side of the front side wall 25 of the superheater 3, and the circulation pipe 7 is connected to the outlet 22. In the width direction of the rear side wall 26 and the front side wall 25, the working medium inlet 21 and the working medium outlet 22 are arranged so as not to face each other.
従来の過熱器３１（図５参照）では、過熱器３１の「前側壁３４」の右下側に作動媒体の流入３２が形成されているが、本実施形態の過熱器３では、「後側壁２６」の右下側に作動媒体の流入口２１が形成されている。この点が特徴的な構成となっている。
図２に示すように、本実施形態の過熱器３は、蒸発器２と同様の構造を有したプレート式熱交換器であり、ステンレス板やアルミニウム板等の薄板金属製の伝熱プレート２７を複数枚（６枚）、前後方向に積層し、伝熱プレート２７の隙間を作動媒体Ｔと熱源Ｓの流体が交互に流れることによって、熱交換を行うものとなっている。
In the conventional superheater 31 (see FIG. 5), the working medium inflow 32 is formed on the lower right side of the “front side wall 34” of the superheater 31, but in the superheater 3 of this embodiment, the “rear side wall” An inlet 21 for the working medium is formed on the lower right side of 26 ". This is a characteristic configuration.
As shown in FIG. 2, the superheater 3 of this embodiment is a plate heat exchanger having the same structure as the evaporator 2, and a heat transfer plate 27 made of a thin metal plate such as a stainless steel plate or an aluminum plate is provided. Heat exchange is performed by laminating a plurality of sheets (six sheets) in the front-rear direction, and the fluid of the working medium T and the heat source S alternately flow through the gaps between the heat transfer plates 27.
６枚の伝熱プレート２７の内、前後方向で６枚目の伝熱プレート２７は、過熱器３の後側壁２６を形成している。この後側壁２６の右下側には、作動媒体の流入口２１が形成されている。前後方向で１枚目の伝熱プレート２７は、過熱器３の前側壁２５を形成している。この前側壁２５の右上側には、作動媒体の流出口２２が形成されている。
１枚目の伝熱プレート２７と２枚目の伝熱プレート２７の間に形成された空間は、第６流路であり、２枚目の伝熱プレート２７と３枚目の伝熱プレート２７の間に形成された空間は、第７流路である。以下同様に、第８流路〜第１０流路が形成されている。図４では、第６流路を（６）で表し、同様に第７流路〜第１０流路をそれぞれ（７）〜（１０）で表している。
Among the six heat transfer plates 27, the sixth heat transfer plate 27 in the front-rear direction forms the rear side wall 26 of the superheater 3. A working medium inflow port 21 is formed on the lower right side of the rear side wall 26. The first heat transfer plate 27 in the front-rear direction forms the front side wall 25 of the superheater 3. A working medium outlet 22 is formed on the upper right side of the front side wall 25.
A space formed between the first heat transfer plate 27 and the second heat transfer plate 27 is a sixth flow path, and the second heat transfer plate 27 and the third heat transfer plate 27. The space formed between is a seventh flow path. Similarly, the eighth to tenth channels are formed. In FIG. 4, the sixth channel is represented by (6), and similarly, the seventh to tenth channels are represented by (7) to (10), respectively.
過熱器３の後側壁２６の右下側にある流入口２１から流入した作動媒体Ｔは、第１０流路、第８流路、第６流路にそれぞれ分岐し上方へ流れてゆき、過熱器３の前側壁２５の右上側にある流出口２２から外部へ流出する。同じように、熱源Ｓに関しては、過熱器３の前側壁２５の左上側にある流入口２３から流入し、第９流路、第７流路、にそれぞれ分岐し下方へ流れてゆき、再び前方へ戻ってきて、過熱器３の前側壁２５の左下側にある流出口２４から外部へ流出する。このように、作動媒体Ｔの流路と熱源Ｓの流路が交互に配置されていることで、熱交換が行われている。 The working medium T flowing in from the inlet 21 on the lower right side of the rear side wall 26 of the superheater 3 branches into the tenth flow path, the eighth flow path, and the sixth flow path, and flows upward. 3 flows out from the outlet 22 located on the upper right side of the front side wall 25. Similarly, with respect to the heat source S, it flows in from the inlet 23 located on the upper left side of the front side wall 25 of the superheater 3, branches into the ninth flow path and the seventh flow path, flows downward, and again forwards. And flows out to the outside from the outlet 24 on the lower left side of the front side wall 25 of the superheater 3. Thus, heat exchange is performed by alternately arranging the flow path of the working medium T and the flow path of the heat source S.
各伝熱プレート２７の右上側及び右下側には、上記した作動媒体Ｔの流れを実現するために、第１０流路、第８流路、第６流路のみに連通する孔が形成されている。各伝熱プレート２７の左上側及び左下側には、上記した熱源Ｓの流れを実現するために、第９流路、第７流路のみに連通する孔が形成されている。
ところで、過熱器３は、蒸発器２に隣接配備されていてもよく、蒸発器２と一体構造とされていたりしてもよい。
In the upper right side and the lower right side of each heat transfer plate 27, in order to realize the flow of the working medium T described above, holes communicating only with the tenth flow path, the eighth flow path, and the sixth flow path are formed. ing. In order to realize the flow of the heat source S described above, holes communicating only with the ninth flow path and the seventh flow path are formed on the upper left side and the lower left side of each heat transfer plate 27.
By the way, the superheater 3 may be arranged adjacent to the evaporator 2 or may be integrated with the evaporator 2.
ところで、図５に示すように、従来からあるプレート式熱交換器３１を、バイナリー発電装置１の蒸発器２及び過熱器３に用いると、発電量が低下してしまうことが明らかとなっている。
なぜならば、低温の熱源Ｓの流量やその温度変化により、蒸発器２で蒸発した作動媒体Ｔはガスと液体の状態（クオリティ）が変化し、液体が含まれた気液２相流の作動媒体Ｔが生成されてしまう。このような状態の作動媒体Ｔが過熱器３１に流入すると、プレート
式熱交換器３１の前側壁３４の右下側にある作動媒体Ｔの流入口３２から、前側壁３４の右上側にある作動媒体Ｔの流出口３３へとショートパスする形で流れ出す（最短距離の流路で流れ出す）。詳しくは、図５（ｂ）に示している実線の矢印に沿うように作動媒体Ｔの蒸気だけが流れるようになる。また、図５（ｂ）に示す破線の矢印は、本来の作動媒体Ｔの流れを示している。
By the way, as shown in FIG. 5, when the conventional plate-type heat exchanger 31 is used for the evaporator 2 and the superheater 3 of the binary power generator 1, it is clear that the power generation amount is reduced. .
This is because the working medium T evaporated by the evaporator 2 changes in the state of gas and liquid (quality) due to the flow rate of the low-temperature heat source S and the temperature change, and the working medium of gas-liquid two-phase flow containing liquid is included. T is generated. When the working medium T in such a state flows into the superheater 31, the operation at the upper right side of the front side wall 34 from the inlet 32 of the working medium T at the lower right side of the front side wall 34 of the plate heat exchanger 31. The medium T flows out to the outlet 33 of the medium T in a short path (flows out in the shortest distance flow path). Specifically, only the vapor of the working medium T flows along the solid line arrow shown in FIG. Moreover, the broken-line arrow shown in FIG. 5B indicates the original flow of the working medium T.
このとき、蒸気の作動媒体Ｔだけが、プレート式熱交換器３１の前側壁３４の流路や前側壁３４に近接した流路に流れ込んでしまい、正常な熱交換が行われなくなる。また、残留した液体の作動媒体Ｔがプレート式熱交換器３１内部に留まることで、プレート積層方向の奥側（後側壁３５）の流路が使用できなくなる。
これにより、従来からあるプレート式熱交換器３１は、伝熱面積が減少した状態となり、熱交換能力が低下する。
At this time, only the steam working medium T flows into the flow path of the front side wall 34 of the plate heat exchanger 31 or the flow path close to the front side wall 34, and normal heat exchange is not performed. Further, since the remaining liquid working medium T remains inside the plate heat exchanger 31, the flow path on the back side (rear side wall 35) in the plate stacking direction cannot be used.
Thereby, the conventional plate type heat exchanger 31 will be in the state which the heat-transfer area reduced, and heat exchange capability will fall.
特に、このような現象がバイナリー発電装置１の過熱器３で発生してしまうと、発電量が低下してしまい問題となる。
そこで、図４に示すように、本発明のバイナリー発電装置１の蒸発器２は、前側壁１５の下側に作動媒体の流入口１１を設け、後側壁１６の上側に作動媒体の流出口１２を設けている。また、過熱器３は、後側壁２６の下側に作動媒体の流入口２１を設け、前側壁２５の上側に作動媒体の流出口２２を設けている。このように、作動媒体の流出口１２，２２を作動媒体の流入口１１，２１と異なった壁、且つ、対面しないように設けておくことで、図４に示している白抜きの矢印のように、作動媒体Ｔを下方から上方に向けて斜め（対角方向）に流すことができる。その結果、作動媒体Ｔが蒸発器２及び過熱器３の内部を隈無く流れると共に、圧力損失を起こすことなく確実に作動媒体Ｔを蒸気化できるようになっている。
In particular, when such a phenomenon occurs in the superheater 3 of the binary power generator 1, the amount of power generation is reduced, which is a problem.
Therefore, as shown in FIG. 4, the evaporator 2 of the binary power generation apparatus 1 of the present invention is provided with the working medium inlet 11 below the front side wall 15 and the working medium outlet 12 above the rear side wall 16. Is provided. Further, the superheater 3 is provided with a working medium inlet 21 below the rear side wall 26 and a working medium outlet 22 above the front side wall 25. Thus, by providing the working medium outlets 12 and 22 so as not to face the walls different from the working medium inlets 11 and 21, as indicated by the white arrows shown in FIG. 4. In addition, the working medium T can flow obliquely (diagonally) from below to above. As a result, the working medium T flows thoroughly through the evaporator 2 and the superheater 3, and the working medium T can be reliably vaporized without causing a pressure loss.
本発明のバイナリー発電装置１に流れる作動媒体Ｔに基づいて、プレート式熱交換器の構造を有した蒸発器２及び過熱器３を、図２〜図４を参照しながら説明する。
図２〜図４に示すように、液体の作動媒体Ｔは、作動媒体ポンプ８から循環配管７を通じて圧送され、蒸発器２の前側壁１５の右下側に設けられた作動媒体の流入口１１から流入する。蒸発器２に流入した液体の作動媒体Ｔは、作動媒体の流入口１１を通じて第１流路、第３流路、第５流路へと分岐され流れ込む。
The evaporator 2 and the superheater 3 having the structure of a plate heat exchanger will be described with reference to FIGS. 2 to 4 based on the working medium T flowing in the binary power generator 1 of the present invention.
As shown in FIGS. 2 to 4, the liquid working medium T is pumped from the working medium pump 8 through the circulation pipe 7, and the working medium inlet 11 provided on the lower right side of the front side wall 15 of the evaporator 2. Inflow from. The liquid working medium T flowing into the evaporator 2 is branched and flows into the first flow path, the third flow path, and the fifth flow path through the working medium inlet 11.
まず、第１流路に流れ込んだ液体の作動媒体Ｔは、第１流路に隣接している第２流路の熱源Ｓを利用して第１流路下部で熱交換を行い、蒸気の作動媒体Ｔとなる。蒸気となった作動媒体Ｔは、第１流路の上部に上昇し、２枚目の伝熱プレート１７の右上側に設けられた孔から外部（過熱器３）に流出する。
次に、第３流路に流れ込んだ液体の作動媒体Ｔは、第３流路に隣接している第２流路と第４流路の熱源Ｓを利用して第３流路下部で熱交換を行い、蒸気の作動媒体Ｔとなる。蒸気となった作動媒体Ｔは、第３流路の上部に上昇し、４枚目の伝熱プレート１７の右上側に設けられた孔から外部（過熱器３）に流出する。
First, the working medium T of the liquid that has flowed into the first flow path performs heat exchange at the lower part of the first flow path using the heat source S of the second flow path adjacent to the first flow path, thereby operating the steam. It becomes the medium T. The working medium T that has become vapor rises to the upper part of the first flow path, and flows out to the outside (superheater 3) from the hole provided on the upper right side of the second heat transfer plate 17.
Next, the liquid working medium T flowing into the third flow path exchanges heat at the lower part of the third flow path using the heat sources S of the second flow path and the fourth flow path adjacent to the third flow path. The steam working medium T is obtained. The working medium T that has become vapor rises to the upper part of the third flow path, and flows out to the outside (superheater 3) from the hole provided on the upper right side of the fourth heat transfer plate 17.
最後に、第５流路に流れ込んだ液体の作動媒体Ｔは、第５流路に隣接している第４流路の熱源Ｓを利用して第５流路下部で熱交換を行い、蒸気の作動媒体Ｔとなる。蒸気となった作動媒体Ｔは、第５流路の上部に上昇し、６枚目の伝熱プレート１７の右上側に設けられた孔から外部（過熱器３）に流出する。
その結果、図４に示している白抜きの矢印のように、作動媒体Ｔは、蒸発器２内部を下方から上方に向けて斜め（対角方向）に流れるようになり、全ての伝熱プレート１７で効率的に熱交換が行われ、作動媒体Ｔを確実に蒸気化できるようになる。
Finally, the liquid working medium T flowing into the fifth flow path uses the heat source S of the fourth flow path adjacent to the fifth flow path to exchange heat in the lower part of the fifth flow path, It becomes the working medium T. The working medium T that has become vapor rises to the upper part of the fifth flow path, and flows out to the outside (superheater 3) from the hole provided on the upper right side of the sixth heat transfer plate 17.
As a result, as indicated by the white arrows shown in FIG. 4, the working medium T flows diagonally (diagonally) from below to above in the evaporator 2, and all the heat transfer plates The heat exchange is efficiently performed at 17, and the working medium T can be reliably vaporized.
第１流路，第３流路，第５流路で蒸気となった作動媒体Ｔは、連通した孔で合流し、蒸発器２の後側壁１６の右上側に設けられた作動媒体の流出口１２から循環配管７を通じて過熱器３へと送られる。
蒸気となった作動媒体Ｔは、蒸発器２の後方に循環配管７を通じて接続された過熱器３に流入する。過熱器３に流入した蒸気の作動媒体Ｔは、作動媒体の流入口２１を通じて第１０流路、第８流路、第６流路へと分岐され流れ込む。それぞれの流路に流れ込んだ液体の作動媒体Ｔは、第９流路、第７流路を流れる熱源Ｓの熱と熱交換し、過熱された蒸気の
作動媒体Ｔとなる。
The working medium T, which has become vapor in the first flow path, the third flow path, and the fifth flow path, merges through the communicating holes, and the working medium outlet provided on the upper right side of the rear side wall 16 of the evaporator 2. 12 is sent to the superheater 3 through the circulation pipe 7.
The working medium T that has become steam flows into the superheater 3 connected to the rear of the evaporator 2 through the circulation pipe 7. The working medium T of the steam that has flowed into the superheater 3 is branched into the tenth flow path, the eighth flow path, and the sixth flow path through the working medium inlet 21. The liquid working medium T flowing into the respective flow paths exchanges heat with the heat of the heat source S flowing through the ninth flow path and the seventh flow path, and becomes a superheated steam working medium T.
例えば、第１０流路に流れ込んだ蒸気の作動媒体Ｔは、第１０流路で隣接している第９流路の熱源Ｓを利用して熱交換を行い、過熱された蒸気の作動媒体Ｔとなる。過熱された蒸気の作動媒体Ｔは、第１０流路の上部に上昇し、５枚目の伝熱プレート２７の右上側に設けられた孔から流出する。第８流路及び第６流路に流れる蒸気の作動媒体Ｔについても、第１０流路と同様に熱交換されていて、過熱された蒸気の作動媒体Ｔが生成される。 For example, the steam working medium T that has flowed into the tenth flow path performs heat exchange using the heat source S of the ninth flow path adjacent to the tenth flow path, Become. The superheated working medium T of the steam rises to the upper part of the tenth flow path and flows out from a hole provided on the upper right side of the fifth heat transfer plate 27. The steam working medium T flowing in the eighth flow path and the sixth flow path is also heat-exchanged in the same manner as the tenth flow path, so that a superheated steam working medium T is generated.
第１０流路，第８流路，第６流路で過熱された蒸気の作動媒体Ｔは、連通した孔で合流し、過熱器３の前側壁２５の右上側に設けられた作動媒体の流出口２２から循環配管７を通じて膨張機４へと送られる。
その結果、図４に示している白抜きの矢印のように、作動媒体Ｔは、過熱器３内部を下方から上方に向けて側面視斜め（対角方向）に流れるようになり、全ての伝熱プレート２７で効率的に熱交換が行われ、作動媒体Ｔを確実に過熱蒸気化できるようになる。
The steam working medium T heated in the tenth flow path, the eighth flow path, and the sixth flow path merges in the communicating holes, and the flow of the working medium provided on the upper right side of the front side wall 25 of the superheater 3. It is sent from the outlet 22 to the expander 4 through the circulation pipe 7.
As a result, as indicated by the white arrows shown in FIG. 4, the working medium T flows in the superheater 3 from the lower side to the upper side in an oblique direction (diagonal direction) when viewed from the side. Heat exchange is efficiently performed by the heat plate 27, and the working medium T can be reliably superheated and vaporized.
以上述べたように、本発明のバイナリー発電装置１では、過熱器３（第２熱交換器）において、作動媒体Ｔを伝熱プレート２７の積層方向に沿った一方側から流入させて、伝熱プレート２７の積層方向に沿った他方側から流出させるように構成することで、気液２相流の作動媒体Ｔが流入されたとしても、圧力損失を起こすことなく確実に作動媒体Ｔを蒸気化でき、ひいては発電効率の低下を招来しないことになる。 As described above, in the binary power generation device 1 of the present invention, in the superheater 3 (second heat exchanger), the working medium T is caused to flow from one side along the stacking direction of the heat transfer plates 27 to transfer heat. By making it flow out from the other side along the laminating direction of the plate 27, even if the gas-liquid two-phase flow working medium T is introduced, the working medium T is surely vaporized without causing pressure loss. As a result, power generation efficiency is not reduced.
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
例えば、本実施形態では、伝熱プレート１７が６枚となっているが、熱交換ができる流路が確保できていれば、伝熱プレート１７の枚数は問わない。
また、本実施形態の過熱器３に関しては、後側壁２６の右側（幅方向一方側）に流入口２１が形成され、前側壁２５の右側（幅方向他方側）に流出口２４が形成されているが、流出口２２は左側（幅方向他方側）に形成されていてもよい。このような流入口２１と流出口２２の位置関係は、蒸発器２でも同じである。
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive.
For example, in the present embodiment, the number of the heat transfer plates 17 is six, but the number of the heat transfer plates 17 is not limited as long as a flow path capable of heat exchange is secured.
In the superheater 3 of the present embodiment, the inlet 21 is formed on the right side (one side in the width direction) of the rear side wall 26, and the outlet 24 is formed on the right side (the other side in the width direction) of the front side wall 25. However, the outflow port 22 may be formed on the left side (the other side in the width direction). The positional relationship between the inflow port 21 and the outflow port 22 is the same in the evaporator 2.
また、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。 Further, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
１ バイナリー発電装置
２ 第１熱交換器（蒸発器）
３ 第２熱交換器（過熱器）
４ 膨張機
５ 発電機
６ 凝縮器
７ 循環配管（作動媒体）
８ 作動媒体ポンプ
１１ 作動媒体の流入口（蒸発器）
１２ 作動媒体の流出口（蒸発器）
１３ 熱源の流入口（蒸発器）
１４ 熱源の流出口（蒸発器）
１５ 前側壁（蒸発器）
１６ 後側壁（蒸発器）
１７ 伝熱プレート（蒸発器）
２１ 作動媒体の流入口（過熱器）
２２ 作動媒体の流出口（過熱器）
２３ 熱源の流入口（過熱器）
２４ 熱源の流出口（過熱器）
２５ 前側壁（過熱器）
２６ 後側壁（過熱器）
２７ 伝熱プレート（過熱器）
３１ 従来のプレート式熱交換器（蒸発器、過熱器）
３２ 作動媒体の流入口（従来型）
３３ 作動媒体の流出口（従来型）
３４ 前側壁（従来型）
３５ 後側壁（従来型）
Ｓ 熱源
Ｔ 作動媒体
Ｗ 冷却水
1 Binary power generator 2 First heat exchanger (evaporator)
3 Second heat exchanger (superheater)
4 Expander 5 Generator 6 Condenser 7 Circulation piping (working medium)
8 Working medium pump 11 Working medium inlet (evaporator)
12 Working medium outlet (evaporator)
13 Heat source inlet (evaporator)
14 Heat source outlet (evaporator)
15 Front wall (evaporator)
16 Rear side wall (evaporator)
17 Heat transfer plate (evaporator)
21 Working medium inlet (superheater)
22 Working medium outlet (superheater)
23 Heat source inlet (superheater)
24 Heat source outlet (superheater)
25 Front wall (superheater)
26 Rear side wall (superheater)
27 Heat transfer plate (superheater)
31 Conventional plate heat exchanger (evaporator, superheater)
32 Working medium inlet (conventional)
33 Working medium outlet (conventional)
34 Front wall (conventional)
35 Rear side wall (conventional type)
S heat source T working medium W cooling water
Claims (6)
前記第２熱交換器は、プレートが積層されてなるプレート式熱交換器構造を有し、且つ作動媒体をプレートの積層方向に沿った一方側から流入させて、プレートの積層方向に沿った他方側から流出させるように構成されていることを特徴とするバイナリー発電装置。 A first heat exchanger that evaporates the working medium by heat from a heat source, a second heat exchanger that superheats the working medium evaporated by the first heat exchanger, and a working medium that is heated by the second heat exchanger. In a binary power generator comprising an expander that expands steam to generate a rotational driving force, and drives a generator using the rotational driving force,
The second heat exchanger has a plate heat exchanger structure in which plates are stacked, and the working medium is allowed to flow from one side along the plate stacking direction, and the other along the plate stacking direction. A binary power generator configured to flow out from the side.
前記一方側壁の下部に作動媒体が流入する流入口が形成され、前記他方側壁の上部に作動媒体が流出する流出口が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のバイナリー発電装置。 The second heat exchanger has one side wall provided on one side along the laminating direction of the plate and the other side wall provided on the other side along the laminating direction of the plate,
The binary power generator according to claim 1, wherein an inflow port through which the working medium flows is formed at a lower portion of the one side wall, and an outflow port through which the working medium flows out is formed at an upper portion of the other side wall.
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| JP2016079881A (en) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Thermal energy recovery device |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6176710A (en) * | 1984-09-25 | 1986-04-19 | Hisaka Works Ltd | Waste heat recovery equipment |
| JPH1151581A (en) * | 1997-07-28 | 1999-02-26 | Orion Mach Co Ltd | Plate type heat exchanger |
| JP2001280886A (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Hisaka Works Ltd | Plate type heat exchanger |
| US20080115922A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Jon Horek | Heat recovery system and method |
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2012
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6176710A (en) * | 1984-09-25 | 1986-04-19 | Hisaka Works Ltd | Waste heat recovery equipment |
| JPH1151581A (en) * | 1997-07-28 | 1999-02-26 | Orion Mach Co Ltd | Plate type heat exchanger |
| JP2001280886A (en) * | 2000-03-30 | 2001-10-10 | Hisaka Works Ltd | Plate type heat exchanger |
| US20080115922A1 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Jon Horek | Heat recovery system and method |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016079881A (en) * | 2014-10-16 | 2016-05-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Thermal energy recovery device |
| CN117928286A (en) * | 2024-02-02 | 2024-04-26 | 安徽申隆机械制造科技有限公司 | Plate heat exchanger for heavy-duty cyclone steam-water separation |
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