JP2014211297A - Rankine cycle device - Google Patents

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岡市 敦雄
Atsuo Okaichi
敦雄 岡市
長生 木戸
Osao Kido
長生 木戸
引地 巧
Takumi Hikichi
巧 引地
修 小須田
Osamu Kosuda
修 小須田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Rankine cycle device capable of improving cycle efficiency while ensuring a long product life.SOLUTION: A Rankine cycle device of the present disclosure comprises: an expansion unit; a condenser; a pump; an evaporator 5a; and a heat medium flow path 9 in which the evaporator 5a is arranged so as to supply a heat medium to the evaporator 5a. The evaporator 5a includes an internal tube 51 and an external tube 53. The external tube 53 has an inner circumferential surface 53i in partial contact with an outer circumferential surface of the internal tube 51. One end 53a of the external tube 53 is closed, thereby forming a reservoir space in which gas can reside between the external tube 53 and the internal tube 51. An outer circumferential surface 53s of the external tube 53 includes an upstream-side heat inlet surface 53c located on the most upstream side in a heat medium flow direction in the heat medium flow path 9. The reservoir space communicates with a space outside of the reservoir space at a specific position P1 at an ambient temperature lower than that on the upstream-side heat inlet surface 53c.

Description

本発明は、ランキンサイクル装置に関する。   The present invention relates to a Rankine cycle apparatus.

従来、発電を行うための装置としてランキンサイクル装置が知られている。ランキンサイクル装置として、ボイラーの排出ガスで加熱されたオイルと作動流体とを熱交換させることによって、作動流体を蒸発させるランキンサイクル装置が知られている。   Conventionally, a Rankine cycle apparatus is known as an apparatus for generating electricity. As a Rankine cycle apparatus, a Rankine cycle apparatus that evaporates the working fluid by exchanging heat between the oil heated by the exhaust gas of the boiler and the working fluid is known.

図14に示すように、特許文献1には、膨張機601、中間エコノマイザ―602、凝縮器603、ポンプ604、及び蒸発器605を有するランキンサイクル装置600が開示されている。蒸発器605は、コイル状の二重管構造のダクトによって形成されている。この二重管構造のダクトの内管651の内部には作動流体が流れている。また、二重管構造のダクトの内管651と外管653との間の空間にはオイルが存在している。バーナー623で生成された排出ガスが蒸発器605を通過することによってオイルが加熱される。蒸発器605は、加熱されたオイルと作動流体とを熱交換させることによって、作動流体を蒸発させている。   As shown in FIG. 14, Patent Document 1 discloses a Rankine cycle apparatus 600 having an expander 601, an intermediate economizer 602, a condenser 603, a pump 604, and an evaporator 605. The evaporator 605 is formed by a duct having a coiled double tube structure. A working fluid flows inside the inner pipe 651 of the duct having the double pipe structure. In addition, oil exists in the space between the inner tube 651 and the outer tube 653 of the double tube structure duct. As the exhaust gas generated by the burner 623 passes through the evaporator 605, the oil is heated. The evaporator 605 evaporates the working fluid by exchanging heat between the heated oil and the working fluid.

欧州特許出願公開第2014880号明細書European Patent Application No. 2014880 Specification

上記のランキンサイクル装置600は、バーナー623が生成した排出ガスによって加熱されたオイルと作動流体とが熱交換するので、長い製品寿命を有する。しかしながら、上記のランキンサイクル装置600は、ランキンサイクルの効率を向上させる余地を有している。そこで、本発明は、ランキンサイクル装置の長期の製品寿命を確保しつつ、ランキンサイクルの効率を向上させることを目的とする。   The Rankine cycle apparatus 600 has a long product life because the oil heated by the exhaust gas generated by the burner 623 and the working fluid exchange heat. However, the Rankine cycle apparatus 600 has room for improving the efficiency of the Rankine cycle. Accordingly, an object of the present invention is to improve the efficiency of the Rankine cycle while ensuring a long product life of the Rankine cycle device.

本開示は、
作動流体を膨張させることによって動力を取り出す膨張機と、
前記膨張機で膨張した前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した前記作動流体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧した前記作動流体を熱媒体で加熱することによって蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器に前記熱媒体が供給されるように前記蒸発器が配置された熱媒体流路と、を備え、
前記蒸発器は、前記作動流体の流路を形成している内管及び前記内管の外側に設けられた外管を有し、
前記外管は、前記熱媒体によって加熱されるべき外周面と、前記内管の外周面に部分的に接続されている又は接触している内周面とを有し、
前記外管の一端が閉塞されていることによって前記外管の前記内周面と前記内管の前記外周面との間にガスが滞留できる滞留空間が形成されており、
前記外管の前記外周面は、前記熱媒体流路における前記熱媒体の流れ方向の最も上流側に位置している上流側入熱面を含み、
前記上流側入熱面での雰囲気温度よりも低温の雰囲気温度となる特定位置で前記滞留空間が前記滞留空間の外部の空間に連通している、又は、前記滞留空間の圧力に応じて前記滞留空間と前記外部の空間とを連通させる通気機構が前記特定位置で前記外管に設けられている、
ランキンサイクル装置を提供する。
This disclosure
An expander that extracts power by expanding the working fluid;
A condenser for condensing the working fluid expanded by the expander;
A pump for pressurizing the working fluid condensed in the condenser;
An evaporator that evaporates the heating fluid pressurized by the pump by heating with a heat medium;
A heat medium flow path in which the evaporator is arranged so that the heat medium is supplied to the evaporator, and
The evaporator has an inner tube forming a flow path for the working fluid and an outer tube provided outside the inner tube,
The outer tube has an outer peripheral surface to be heated by the heat medium, and an inner peripheral surface that is partially connected to or in contact with the outer peripheral surface of the inner tube,
A retention space in which gas can stay is formed between the inner peripheral surface of the outer tube and the outer peripheral surface of the inner tube by closing one end of the outer tube,
The outer peripheral surface of the outer pipe includes an upstream heat input surface located on the most upstream side in the flow direction of the heat medium in the heat medium flow path,
The stay space communicates with a space outside the stay space at a specific position where the ambient temperature is lower than the ambient temperature on the upstream heat input surface, or the stay depends on the pressure of the stay space. A ventilation mechanism for communicating the space with the external space is provided in the outer pipe at the specific position.
A Rankine cycle device is provided.

本開示によれば、ランキンサイクル装置の長期の製品寿命を確保しつつ、ランキンサイクルの効率を向上させることができる。   According to the present disclosure, it is possible to improve Rankine cycle efficiency while securing a long product life of the Rankine cycle device.

第1実施形態に係るランキンサイクル装置の構成図Configuration of Rankine cycle device according to the first embodiment 第1実施形態に係る蒸発器の構成図The block diagram of the evaporator which concerns on 1st Embodiment 第1実施形態に係る蒸発器の内部構造を示す断面図Sectional drawing which shows the internal structure of the evaporator which concerns on 1st Embodiment 変形例1に係る蒸発器の内部構造を示す断面図Sectional drawing which shows the internal structure of the evaporator which concerns on the modification 1. 変形例2に係る蒸発器の内部構造を示す断面図Sectional drawing which shows the internal structure of the evaporator which concerns on the modification 2. 変形例3に係る蒸発器の内部構造を示す断面図Sectional drawing which shows the internal structure of the evaporator which concerns on the modification 3. 変形例4に係る蒸発器の内部構造を示す断面図Sectional drawing which shows the internal structure of the evaporator which concerns on the modification 4. 変形例5に係る蒸発器の構成図The block diagram of the evaporator concerning the modification 5 図8のIX-IX線に沿った断面図Sectional view along line IX-IX in FIG. 別の変形例に係る蒸発器の構成図The block diagram of the evaporator concerning another modification 第2実施形態に係るランキンサイクル装置の構成図The block diagram of the Rankine-cycle apparatus which concerns on 2nd Embodiment 第2実施形態に係るランキンサイクル装置の蒸発器の構成図The block diagram of the evaporator of the Rankine cycle apparatus concerning a 2nd embodiment 第3実施形態に係るランキンサイクル装置の構成図Configuration diagram of Rankine cycle device according to the third embodiment 従来のランキンサイクル装置の構成図Configuration diagram of conventional Rankine cycle equipment

ランキンサイクル装置の作動流体としては、炭化水素又はフッ素を含む流体(例えば、水素原子、炭素原子、及びフッ素原子が構成原子として含まれる化合物)が利用されることがある。炭化水素が高温の熱媒体と接触すると、炭化水素が発火点まで加熱されて燃焼する可能性がある。また、フッ素を含む流体が高温の熱媒体と接触すると、熱分解によってフッ酸が発生する可能性がある。炭化水素の燃焼又はフッ酸の発生は、装置(例えば、熱媒体の流路を構成する部分)を損傷させることで製品寿命を低下させる可能性がある。   As the working fluid of the Rankine cycle apparatus, a fluid containing a hydrocarbon or fluorine (for example, a compound containing hydrogen atoms, carbon atoms, and fluorine atoms as constituent atoms) may be used. When the hydrocarbon comes into contact with a high-temperature heat medium, the hydrocarbon may be heated to the ignition point and burned. Further, when a fluid containing fluorine comes into contact with a high-temperature heat medium, hydrofluoric acid may be generated due to thermal decomposition. The combustion of hydrocarbons or the generation of hydrofluoric acid may reduce the product life by damaging the apparatus (for example, the portion constituting the flow path of the heat medium).

そこで、ランキンサイクル装置の長期の製品寿命を確保するために、上記のランキンサイクル装置600のように蒸発器を構成することが考えられる。つまり、高温の燃焼ガス、炉又は内燃機関の排出ガスなどの一次熱媒体によって温水、水蒸気、オイルなどの二次熱媒体を加熱し、この二次熱媒体とランキンサイクルの作動流体とを熱交換させるように蒸発器を構成することが考えられる。これにより、作動流体が漏洩しても、作動流体は一次熱媒体の温度よりも低温の二次熱媒体と接触するので、作動流体の燃焼又は熱分解が生じにくい。また、一次熱媒体の雰囲気で反応性及び燃焼性の低い二次熱媒体を利用することによって、二次熱媒体が漏洩した場合に、二次熱媒体の燃焼又は熱分解を防止できる。このような構成によれば、ランキンサイクル装置の長期の製品寿命を確保することができる。   Therefore, in order to ensure a long product life of the Rankine cycle apparatus, it is conceivable to configure an evaporator like the Rankine cycle apparatus 600 described above. In other words, a secondary heat medium such as hot water, steam, and oil is heated by a primary heat medium such as high-temperature combustion gas, furnace or internal combustion engine exhaust gas, and heat exchange between the secondary heat medium and the Rankine cycle working fluid. It is conceivable to configure the evaporator so that it does. Thereby, even if the working fluid leaks, the working fluid comes into contact with the secondary heat medium whose temperature is lower than the temperature of the primary heat medium, so that the working fluid does not easily burn or decompose. Further, by using a secondary heat medium having low reactivity and low combustibility in the atmosphere of the primary heat medium, combustion or thermal decomposition of the secondary heat medium can be prevented when the secondary heat medium leaks. According to such a configuration, a long product life of the Rankine cycle device can be ensured.

しかしながら、上記の構成によれば、二次熱媒体の温度は一次熱媒体の温度よりも低いので、蒸発器における作動流体の加熱量が制限され、ランキンサイクルの効率が向上しにくい。蒸発器における作動流体の加熱量を増やすためには、蒸発器を大型化する必要があるので、装置の製造コストが上昇する。また、二次熱媒体を循環させるためにポンプを設ける場合には、ポンプが要する動力によってランキンサイクル装置の送電端効率が低下する。さらに、二次熱媒体の流路を形成するための配管施工、一次熱媒体と二次熱媒体との熱交換のための熱交換器の設置、ポンプの設置などによって装置の製造コストが上昇する。   However, according to said structure, since the temperature of a secondary heat medium is lower than the temperature of a primary heat medium, the heating amount of the working fluid in an evaporator is restrict | limited and it is difficult to improve the efficiency of a Rankine cycle. In order to increase the heating amount of the working fluid in the evaporator, it is necessary to enlarge the evaporator, which increases the manufacturing cost of the apparatus. Further, when a pump is provided to circulate the secondary heat medium, the power transmission end efficiency of the Rankine cycle device is reduced by the power required by the pump. Furthermore, the manufacturing cost of the apparatus increases due to piping construction for forming the flow path of the secondary heat medium, installation of a heat exchanger for heat exchange between the primary heat medium and the secondary heat medium, installation of a pump, and the like. .

本開示の第1態様は、
作動流体を膨張させることによって動力を取り出す膨張機と、
前記膨張機で膨張した前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した前記作動流体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧した前記作動流体を熱媒体で加熱することによって蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器に前記熱媒体が供給されるように前記蒸発器が配置された熱媒体流路と、を備え、
前記蒸発器は、前記作動流体の流路を形成している内管及び前記内管の外側に設けられた外管を有し、
前記外管は、前記熱媒体によって加熱されるべき外周面と、前記内管の外周面に部分的に接続されている又は接触している内周面とを有し、
前記外管の一端が閉塞されていることによって前記外管の前記内周面と前記内管の前記外周面との間にガスが滞留できる滞留空間が形成されており、
前記外管の前記外周面は、前記熱媒体流路における前記熱媒体の流れ方向の最も上流側に位置している上流側入熱面を含み、
前記上流側入熱面での雰囲気温度よりも低温の雰囲気温度となる特定位置で前記滞留空間が前記滞留空間の外部の空間に連通している、又は、前記滞留空間の圧力に応じて前記滞留空間と前記外部の空間とを連通させる通気機構が前記特定位置で前記外管に設けられている、
ランキンサイクル装置を提供する。
The first aspect of the present disclosure is:
An expander that extracts power by expanding the working fluid;
A condenser for condensing the working fluid expanded by the expander;
A pump for pressurizing the working fluid condensed in the condenser;
An evaporator that evaporates the heating fluid pressurized by the pump by heating with a heat medium;
A heat medium flow path in which the evaporator is arranged so that the heat medium is supplied to the evaporator, and
The evaporator has an inner tube forming a flow path for the working fluid and an outer tube provided outside the inner tube,
The outer tube has an outer peripheral surface to be heated by the heat medium, and an inner peripheral surface that is partially connected to or in contact with the outer peripheral surface of the inner tube,
A retention space in which gas can stay is formed between the inner peripheral surface of the outer tube and the outer peripheral surface of the inner tube by closing one end of the outer tube,
The outer peripheral surface of the outer pipe includes an upstream heat input surface located on the most upstream side in the flow direction of the heat medium in the heat medium flow path,
The stay space communicates with a space outside the stay space at a specific position where the ambient temperature is lower than the ambient temperature on the upstream heat input surface, or the stay depends on the pressure of the stay space. A ventilation mechanism for communicating the space with the external space is provided in the outer pipe at the specific position.
A Rankine cycle device is provided.

第1態様によれば、内管が破損して作動流体が漏洩した場合、漏洩した作動流体は、滞留空間を流れて上流側入熱面での雰囲気温度よりも低温の雰囲気温度となる特定位置で滞留空間の外部に排出される。特定位置における雰囲気温度は、上流側入熱面での雰囲気温度よりも低いので、作動流体の燃焼又は熱分解が生じにくい。また、滞留空間を流れている作動流体は、内管の内部を流れている作動流体によって冷却されるので、燃焼又は熱分解しない。このため、ランキンサイクル装置の長期の製品寿命を確保することができる。また、外管は、内管の外周面に部分的に接続されている又は接触している内周面を有するので、外管の外周面と内管の内周面との間の伝熱抵抗が小さくなる。このため、蒸発器における作動流体の加熱量を増やすことができるので、ランキンサイクルの効率を向上させることができる。   According to the first aspect, when the working fluid leaks due to damage to the inner tube, the leaked working fluid flows through the retention space and has an ambient temperature lower than the ambient temperature on the upstream heat input surface. Is discharged outside the staying space. Since the ambient temperature at the specific position is lower than the ambient temperature on the upstream heat input surface, the working fluid does not easily burn or decompose. Further, since the working fluid flowing in the staying space is cooled by the working fluid flowing in the inner pipe, it does not burn or pyrolyze. For this reason, the long product life of a Rankine cycle apparatus is securable. Further, since the outer tube has an inner peripheral surface that is partially connected to or in contact with the outer peripheral surface of the inner tube, heat transfer resistance between the outer peripheral surface of the outer tube and the inner peripheral surface of the inner tube. Becomes smaller. For this reason, since the heating amount of the working fluid in an evaporator can be increased, the efficiency of a Rankine cycle can be improved.

本開示の第2態様は、第1態様に加えて、前記特定位置は、前記熱媒体流路の中の位置であって、前記上流側入熱面よりも下流側に位置している、ランキンサイクル装置を提供する。上流側入熱面において熱媒体と作動流体とが熱交換することによって、熱媒体流路を流れる熱媒体の温度は急激に低下する。このため、上流側入熱面よりも下流側では熱媒体の温度が相対的に低い。第2態様によれば、漏洩した作動流体は熱媒体の上流側入熱面よりも下流側で熱媒体と接触するので、作動流体の燃焼又は熱分解が生じにくい。このため、ランキンサイクル装置の長期の製品寿命を確保することができる。   In the second aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the specific position is a position in the heat medium flow path, and is located downstream of the upstream heat input surface. A cycle device is provided. When the heat medium and the working fluid exchange heat on the upstream heat input surface, the temperature of the heat medium flowing through the heat medium flow path rapidly decreases. For this reason, the temperature of the heat medium is relatively lower on the downstream side than the upstream heat input surface. According to the second aspect, the leaked working fluid comes into contact with the heat medium on the downstream side of the upstream heat input surface of the heat medium, so that the working fluid does not easily burn or decompose. For this reason, the long product life of a Rankine cycle apparatus is securable.

本開示の第3態様は、第2態様に加えて、前記外管は、前記熱媒体の流れ方向において前記上流側入熱面から最も離れた部分を有し、前記最も離れた部分が前記特定位置にある、ランキンサイクル装置を提供する。第3態様によれば、上記の最も離れた部分において熱媒体の温度は低いので、漏洩した作動流体が熱媒体と接触しても作動流体の燃焼又は熱分解が生じにくい。このため、ランキンサイクル装置の長期の製品寿命を確保することができる。   According to a third aspect of the present disclosure, in addition to the second aspect, the outer pipe has a portion farthest from the upstream heat input surface in the flow direction of the heat medium, and the farthest portion is the specific part. A Rankine cycle device in position is provided. According to the third aspect, since the temperature of the heat medium is low in the farthest part, even if the leaked working fluid comes into contact with the heat medium, the working fluid does not easily burn or decompose. For this reason, the long product life of a Rankine cycle apparatus is securable.

本開示の第4態様は、第1態様に加えて、前記特定位置は、前記熱媒体流路の外部の位置である、ランキンサイクル装置を提供する。第4態様によれば、漏洩した作動流体は熱媒体流路の外部の低温の雰囲気に排出されるので、ランキンサイクル装置の長期の製品寿命を確保することができる。   According to a fourth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the specific position is a position outside the heat medium flow path. According to the 4th aspect, since the leaked working fluid is discharged | emitted by the low temperature atmosphere outside a heat-medium flow path, the long-term product life of a Rankine cycle apparatus can be ensured.

本開示の5態様は、第1態様〜第4態様のいずれか1つの態様に加えて、前記外管の他端が前記特定位置にある、ランキンサイクル装置を提供する。第5態様によれば、滞留空間を滞留空間の外部の空間に連通させるための外管の加工が容易である。   5th aspect of this indication provides the Rankine cycle apparatus which has the other end of the said outer tube | pipe in the said specific position in addition to any one aspect of a 1st aspect-a 4th aspect. According to the fifth aspect, it is easy to process the outer tube for communicating the stay space with the space outside the stay space.

本開示の第6態様は、第1態様〜第5態様のいずれか1つの態様に加えて、前記外管はステンレスで作られている、ランキンサイクル装置を提供する。第6態様によれば、外管が耐食性を有するので、熱媒体に含まれるNOX、SOXなどを含む水蒸気が外管で結露することによって外管が腐食することを防止できる。 According to a sixth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to fifth aspects, a Rankine cycle device is provided in which the outer tube is made of stainless steel. According to the sixth aspect, since the outer tube has corrosion resistance, it is possible to prevent the outer tube from corroding due to condensation of water vapor containing NO x , SO x and the like contained in the heat medium in the outer tube.

本開示の第7態様は、第1態様〜第6態様のいずれか1つの態様に加えて、前記内管は銅又は銅合金で作られている、ランキンサイクル装置を提供する。第7態様によれば、内管の加工が容易である。また、内管の伝熱性能が高い。   According to a seventh aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to sixth aspects, a Rankine cycle device is provided in which the inner tube is made of copper or a copper alloy. According to the seventh aspect, the inner tube can be easily processed. Moreover, the heat transfer performance of the inner pipe is high.

本開示の第8態様は、第1態様〜第7態様のいずれか1つの態様に加えて、
(i)前記内管の長手方向に延びる複数の凹部及び複数の凸部が前記内管の周方向に交互に並ぶように前記内管の前記外周面が形成されており、前記複数の凸部が前記外管の前記内周面に接している、
(ii)前記外管の長手方向に延びる複数の凹部及び複数の凸部が前記外管の周方向に交互に並ぶように前記外管の前記内周面が形成されており、前記複数の凸部が前記内管の前記外周面に接している、
(iii)前記外管又は前記内管が多角管状に形成され、前記外管の周方向に互いに離れた複数の位置で前記外管の前記内周面が前記内管の前記外周面に接している、又は
(iv)前記外管の周方向に互いに離れ、前記外管の長手方向に延び、前記外管と前記内管とを互いに接続している複数のリブを有するように前記外管と前記内管とが一体成形されていることによって、複数の前記滞留空間が形成されている、ランキンサイクル装置を提供する。
The eighth aspect of the present disclosure includes, in addition to any one of the first aspect to the seventh aspect,
(I) The outer peripheral surface of the inner tube is formed such that a plurality of concave portions and a plurality of convex portions extending in the longitudinal direction of the inner tube are alternately arranged in the circumferential direction of the inner tube, and the plurality of convex portions Is in contact with the inner peripheral surface of the outer tube,
(Ii) The inner peripheral surface of the outer tube is formed such that a plurality of concave portions and a plurality of convex portions extending in the longitudinal direction of the outer tube are alternately arranged in the circumferential direction of the outer tube, and the plurality of convex portions A portion is in contact with the outer peripheral surface of the inner tube,
(Iii) The outer tube or the inner tube is formed in a polygonal tubular shape, and the inner peripheral surface of the outer tube is in contact with the outer peripheral surface of the inner tube at a plurality of positions separated from each other in the circumferential direction of the outer tube. Or (iv) the outer tube having a plurality of ribs that are separated from each other in the circumferential direction of the outer tube, extend in the longitudinal direction of the outer tube, and connect the outer tube and the inner tube to each other. Provided is a Rankine cycle device in which a plurality of staying spaces are formed by integrally molding the inner tube.

第8態様によれば、下記のような効果を得ることができる。上記(i)の場合、外管の外周面と内管の内周面との間の伝熱抵抗が小さいことに加え、内管の外周面を加工すればよいので、複数の滞留空間を形成するための管の加工が容易である。上記(ii)の場合、外管の外周面と内管の内周面との間の伝熱抵抗が小さい。上記(iii)の場合、外管の外周面と内管の内周面との間の伝熱抵抗が小さい。上記(iv)の場合、外管の外周面と内管の内周面との間の伝熱抵抗が小さいことに加え、外管と内管とを接触させることによる熱抵抗が生じないので、蒸発器の伝熱性能が高い。   According to the eighth aspect, the following effects can be obtained. In the case of (i) above, since the heat transfer resistance between the outer peripheral surface of the outer tube and the inner peripheral surface of the inner tube is small, it is only necessary to process the outer peripheral surface of the inner tube. It is easy to process the tube for this purpose. In the case of (ii) above, the heat transfer resistance between the outer peripheral surface of the outer tube and the inner peripheral surface of the inner tube is small. In the case of (iii), the heat transfer resistance between the outer peripheral surface of the outer tube and the inner peripheral surface of the inner tube is small. In the case of (iv) above, in addition to the small heat transfer resistance between the outer peripheral surface of the outer tube and the inner peripheral surface of the inner tube, there is no thermal resistance caused by contacting the outer tube and the inner tube. The heat transfer performance of the evaporator is high.

本開示の第9態様は、第1態様〜第8態様のいずれか1つの態様に加えて、圧力スイッチと、制御装置と、をさらに備え、前記圧力スイッチによって前記滞留空間の圧力が閾値圧力以上に上昇したことが検出された場合に、前記制御装置は、前記熱媒体流路への前記熱媒体の供給を停止するための処理を含む所定の電気的処理を実行する、ランキンサイクル装置を提供する。第9態様によれば、作動流体が漏洩した場合に、熱媒体流路への熱媒体の供給を停止できる。   The ninth aspect of the present disclosure further includes a pressure switch and a control device in addition to any one of the first aspect to the eighth aspect, and the pressure of the residence space is equal to or higher than a threshold pressure by the pressure switch. When it is detected that the temperature has risen, the control device provides a Rankine cycle device that executes a predetermined electrical process including a process for stopping the supply of the heat medium to the heat medium flow path. To do. According to the ninth aspect, when the working fluid leaks, the supply of the heat medium to the heat medium flow path can be stopped.

本開示の第10態様は、第1態様〜第8態様のいずれか1つの態様に加えて、制御装置と、前記凝縮器における前記作動流体の凝縮温度又は前記凝縮器の出口における前記作動流体の温度を検出するための凝縮温度センサと、前記ポンプの出口における前記作動流体の温度を検出するためのポンプ温度センサと、をさらに備え、前記ポンプ温度センサによって検出された前記作動流体の温度が、前記凝縮温度センサによって検出された前記作動流体の温度よりも閾値以上大きい場合に、前記制御装置は、前記熱媒体流路への前記熱媒体の供給を停止するための処理を含む所定の電気的処理を実行する、ランキンサイクル装置を提供する。作動流体が漏洩すると、凝縮器において作動流体が過冷却状態になりにくいので、ポンプ温度センサによって検出された作動流体の温度が凝縮温度センサによって検出された前記作動流体の温度よりも閾値以上大きくなる。第10態様によれば、凝縮温度センサ及びポンプ温度センサによって作動流体の漏洩を検出して、熱媒体流路への熱媒体の供給を停止できる。   According to a tenth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to eighth aspects, a control device, a condensation temperature of the working fluid in the condenser, or the working fluid at the outlet of the condenser. A condensing temperature sensor for detecting the temperature; and a pump temperature sensor for detecting the temperature of the working fluid at the outlet of the pump, wherein the temperature of the working fluid detected by the pump temperature sensor is When the temperature of the working fluid detected by the condensation temperature sensor is greater than a threshold value, the control device includes a predetermined electrical process including a process for stopping the supply of the heat medium to the heat medium flow path. Provided is a Rankine cycle device for executing processing. If the working fluid leaks, it is difficult for the working fluid to be in a supercooled state in the condenser, so that the temperature of the working fluid detected by the pump temperature sensor is greater than the threshold temperature than the temperature of the working fluid detected by the condensing temperature sensor. . According to the tenth aspect, leakage of the working fluid can be detected by the condensation temperature sensor and the pump temperature sensor, and supply of the heat medium to the heat medium flow path can be stopped.

本開示の第11態様は、第1態様〜第8態様のいずれか1つの態様に加えて、制御装置と、前記膨張機の入口における前記作動流体の温度を検出するための入口温度センサと、をさらに備え、前記入口温度センサによって検出された値が周期的に変動する場合に、前記制御装置は、前記熱媒体流路への前記熱媒体の供給を停止するための処理を含む所定の電気的処理を実行する、ランキンサイクル装置を提供する。作動流体が漏洩すると、ポンプの入口の作動流体が十分な過冷却液状態にならず、ポンプに気相の作動流体が断続的に流入してポンプの送液流量が変動するので、膨張機入口における作動流体の温度が周期的に変動する。第11態様によれば、この作動流体の温度の周期的な変動を検出した場合に、熱媒体流路への熱媒体の供給を停止できる。   In an eleventh aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to eighth aspects, a control device, an inlet temperature sensor for detecting the temperature of the working fluid at the inlet of the expander, And when the value detected by the inlet temperature sensor fluctuates periodically, the control device includes a predetermined electric power including processing for stopping the supply of the heat medium to the heat medium flow path. Provided is a Rankine cycle device that performs a general process. If the working fluid leaks, the working fluid at the inlet of the pump does not become a sufficient supercooled liquid state, and the working fluid in the gas phase intermittently flows into the pump and the pump flow rate fluctuates. The temperature of the working fluid in fluctuates periodically. According to the eleventh aspect, when the periodic fluctuation of the temperature of the working fluid is detected, the supply of the heat medium to the heat medium flow path can be stopped.

本開示の第12態様は、第9〜第11態様のいずれか1つの態様に加えて、前記所定の電気的処理は、前記熱媒体流路への前記熱媒体の供給を停止するまで前記ポンプを動作させるための処理を含む、ランキンサイクル装置を提供する。第12態様によれば、少なくとも熱媒体流路への熱媒体の供給が停止するまでは、内管の内部に作動流体を流すことによって滞留空間を流れている漏洩した作動流体を冷却することができる。   In a twelfth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the ninth to eleventh aspects, the predetermined electrical processing is performed until the supply of the heat medium to the heat medium flow path is stopped. A Rankine cycle device including a process for operating the device is provided. According to the twelfth aspect, at least until the supply of the heat medium to the heat medium flow path is stopped, the leaked working fluid flowing through the staying space can be cooled by flowing the working fluid through the inner pipe. it can.

本開示の第13態様は、第9態様〜第11態様のいずれか1つの態様に加えて、前記蒸発器の入口における前記作動流体の流路に設けられた入口開閉弁と、前記蒸発器の出口における前記作動流体の流路に設けられた出口開閉弁と、前記膨張機の入口における前記作動流体の温度を検出するための入口温度センサと、前記膨張機に連結された発電機と、をさらに備え、前記制御装置は、前記所定の電気的処理に代えて、又は、前記所定の電気的処理とともに、前記ポンプを停止し、かつ前記入口開閉弁を閉じた状態で、前記発電機を電動機として駆動させることによって前記蒸発器の中の前記作動流体を前記凝縮器に強制的に送出する回収運転を実行し、前記回収運転の実行中に前記入口温度センサによって検出された前記作動流体の温度が閾値温度を超えた場合に前記出口開閉弁を閉じて前記発電機の電動機としての駆動を停止するための処理を含む回収用の電気的処理を実行する、ランキンサイクル装置を提供する。第13態様によれば、作動流体の漏洩を早期に止めることができる。   According to a thirteenth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the ninth to eleventh aspects, an inlet on-off valve provided in a flow path of the working fluid at an inlet of the evaporator, and the evaporator An outlet on-off valve provided in the flow path of the working fluid at the outlet, an inlet temperature sensor for detecting the temperature of the working fluid at the inlet of the expander, and a generator connected to the expander. The control device may further comprise the electric motor in a state where the pump is stopped and the inlet on / off valve is closed in place of the predetermined electrical process or together with the predetermined electrical process. A recovery operation in which the working fluid in the evaporator is forcibly sent to the condenser by being driven as a temperature of the working fluid detected by the inlet temperature sensor during the execution of the recovery operation. But Wherein by closing the outlet shutoff valve to perform electrical processing for recovery including a process for stopping the driving of the motor of the generator if it exceeds a value temperature, to provide a Rankine cycle system. According to the thirteenth aspect, the leakage of the working fluid can be stopped early.

本開示の第14態様は、第9態様〜第11態様のいずれか1つの態様に加えて、警報装置をさらに備え、前記所定の電気的処理は、警報を発するように前記警報装置を制御するための処理を含む、ランキンサイクル装置を提供する。第14態様によれば、ユーザーが作動流体の漏洩に気づきやすく、製品寿命を維持するためのメンテナンスに必要な対策を早期に行うことができる。   The fourteenth aspect of the present disclosure further includes an alarm device in addition to any one of the ninth to eleventh aspects, and the predetermined electrical process controls the alarm device to issue an alarm. A Rankine cycle device is provided, including a process for. According to the fourteenth aspect, the user can easily notice the leakage of the working fluid, and measures necessary for maintenance to maintain the product life can be taken early.

本開示の第15態様は、第1態様〜第14態様のいずれか1つの態様に加えて、前記ランキンサイクル装置を起動しているときに、前記熱媒体が発生する前に前記熱媒体流路に外気を供給するファンを動作させる、ランキンサイクル装置を提供する。第15態様によれば、ランキンサイクル装置の停止中に作動流体が漏洩して作動流体が熱媒体流路に存在している場合に、熱媒体流路に熱媒体が供給される前に熱媒体流路に存在している作動流体を熱媒体流路から排出できる。   According to a fifteenth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first aspect to the fourteenth aspect, when the Rankine cycle device is activated, the heat medium flow path is generated before the heat medium is generated. Provided is a Rankine cycle device that operates a fan that supplies outside air. According to the fifteenth aspect, when the working fluid leaks while the Rankine cycle device is stopped and the working fluid exists in the heat medium flow path, the heat medium is supplied before the heat medium is supplied to the heat medium flow path. The working fluid existing in the flow path can be discharged from the heat medium flow path.

本開示の第16態様は、第1態様〜第15態様のいずれか1つの態様に加えて、前記ランキンサイクル装置を起動しているときに、前記熱媒体が発生する前に前記ポンプを動作させる、ランキンサイクル装置を提供する。第16態様によれば、ランキンサイクル装置の停止中に作動流体が漏洩している場合に、熱媒体流路へ熱媒体が供給されてすぐに漏洩した作動流体を内管の内部を流れている作動流体によって冷却できる。   In a sixteenth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to fifteenth aspects, when the Rankine cycle device is activated, the pump is operated before the heat medium is generated. A Rankine cycle device is provided. According to the sixteenth aspect, when the working fluid is leaking while the Rankine cycle device is stopped, the working fluid leaked immediately after the heat medium is supplied to the heat medium flow path flows through the inner pipe. Can be cooled by working fluid.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description relates to an example of the present invention, and the present invention is not limited to these.

<第1実施形態>
図1に示すように、ランキンサイクル装置100は、膨張機1、再熱器2、凝縮器3、ポンプ4、及び蒸発器5aを有する。これらが配管によって接続されていることによって、ランキンサイクル装置100の作動流体の流路が構成されている。ランキンサイクル装置100は、作動流体の流路として、主回路11及びバイパス回路12を有する。主回路11は、膨張機1、再熱器2(低圧側)、凝縮器3、ポンプ4、再熱器2(高圧側)、及び蒸発器5aをこの順番で配管を用いて環状に接続することによって構成されている。バイパス回路12は、蒸発器5aと膨張機1との間で主回路11から分岐し、膨張機1と再熱器2(低圧側)との間で主回路11に合流している。バイパス回路12には、膨張弁7が設けられている。膨張弁7は、例えば電動膨張弁である。また、主回路11とバイパス回路12との分岐位置よりも膨張機1の入口の近くにおいて、主回路11には開閉弁6が設けられている。開閉弁6は、例えば電磁開閉弁である。
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the Rankine cycle apparatus 100 includes an expander 1, a reheater 2, a condenser 3, a pump 4, and an evaporator 5a. Since these are connected by piping, the flow path of the working fluid of Rankine cycle apparatus 100 is constituted. The Rankine cycle apparatus 100 includes a main circuit 11 and a bypass circuit 12 as a flow path for the working fluid. The main circuit 11 connects the expander 1, the reheater 2 (low pressure side), the condenser 3, the pump 4, the reheater 2 (high pressure side), and the evaporator 5 a in this order using a pipe in a ring shape. Is made up of. The bypass circuit 12 branches from the main circuit 11 between the evaporator 5a and the expander 1, and joins the main circuit 11 between the expander 1 and the reheater 2 (low pressure side). An expansion valve 7 is provided in the bypass circuit 12. The expansion valve 7 is an electric expansion valve, for example. The main circuit 11 is provided with an on-off valve 6 near the inlet of the expander 1 rather than the branch position between the main circuit 11 and the bypass circuit 12. The on-off valve 6 is, for example, an electromagnetic on-off valve.

膨張機1は、作動流体を膨張させることによって動力を取り出す。この取り出した動力によって膨張機1に連結された発電機(図示省略)を駆動することによって、発電が行われる。凝縮器3は、膨張機1で膨張した作動流体を凝縮させる。ポンプ4は、凝縮器3で凝縮した作動流体を加圧して蒸発器5aへ供給する。ポンプ4の働きによって作動流体が主回路11又はバイパス回路12を循環する。蒸発器5aは、ポンプ4で加圧した作動流体を熱媒体で加熱することによって蒸発させる。ランキンサイクル装置100は、蒸発器5aに熱媒体が供給されるように蒸発器5aが配置された熱媒体流路9を有している。   The expander 1 takes out power by expanding a working fluid. Electricity is generated by driving a generator (not shown) connected to the expander 1 by the extracted power. The condenser 3 condenses the working fluid expanded by the expander 1. The pump 4 pressurizes the working fluid condensed by the condenser 3 and supplies it to the evaporator 5a. The working fluid circulates through the main circuit 11 or the bypass circuit 12 by the action of the pump 4. The evaporator 5a evaporates by heating the working fluid pressurized by the pump 4 with a heat medium. The Rankine cycle apparatus 100 has a heat medium flow path 9 in which the evaporator 5a is arranged so that the heat medium is supplied to the evaporator 5a.

再熱器2は、低圧側熱交換部2aと高圧側熱交換部2bとを有する。低圧側熱交換部2aは、主回路11の膨張機1と凝縮器3との間の位置に設けられている。さらに、低圧側熱交換部2aは、主回路11とバイパス回路12との合流位置よりも下流側に設けられている。高圧側熱交換部2bは、主回路11のポンプ4と蒸発器5aとの間の位置に設けられている。再熱器2において、低圧側熱交換部2aを流れている作動流体によって高圧側熱交換部2bを流れている作動流体が加熱される。これにより、蒸発器5aに供給される作動流体を予熱できる。   The reheater 2 includes a low-pressure side heat exchange unit 2a and a high-pressure side heat exchange unit 2b. The low-pressure side heat exchange unit 2 a is provided at a position between the expander 1 and the condenser 3 in the main circuit 11. Further, the low-pressure side heat exchanging portion 2 a is provided on the downstream side of the joining position of the main circuit 11 and the bypass circuit 12. The high-pressure side heat exchange unit 2b is provided at a position between the pump 4 and the evaporator 5a of the main circuit 11. In the reheater 2, the working fluid flowing through the high-pressure side heat exchange unit 2b is heated by the working fluid flowing through the low-pressure side heat exchange unit 2a. Thereby, the working fluid supplied to the evaporator 5a can be preheated.

凝縮器3は、被冷却部3aと冷却部3bとを有している。被冷却部3aを作動流体が流れている。また、冷却部3bには、作動流体を冷却するための冷却熱媒体が流れている。冷却熱媒体は例えば水である。本実施形態では、冷却部3b、放熱器31又は給湯加熱器33、及びポンプ35が配管によって環状に接続されていることによって、温水回路34が構成されている。給湯加熱器33は、給湯タンク32の内部に配置されている。本実施形態では、放熱器31と給湯加熱器33とは温水回路34において並列に設けられている。放熱器31と給湯加熱器33とは温水回路34において直列に設けられていてもよい。冷却部3bを流れる冷却熱媒体は、被冷却部3aを流れる作動流体と熱交換することによって加熱される。一方、被冷却部3aを流れている作動流体は冷却部3bを流れている冷却熱媒体によって冷却されて凝縮する。加熱された冷却熱媒体の熱が放熱器31又は給湯加熱器33において放熱されることによって、冷却熱媒体の温度は低下する。この温度が低下した冷却熱媒体がポンプ35によって再び冷却部3bに送られる。   The condenser 3 has a cooled part 3a and a cooling part 3b. The working fluid flows through the cooled part 3a. In addition, a cooling heat medium for cooling the working fluid flows through the cooling unit 3b. The cooling heat medium is, for example, water. In the present embodiment, the hot water circuit 34 is configured by connecting the cooling unit 3b, the radiator 31 or the hot water heater 33, and the pump 35 in an annular shape by piping. The hot water heater 33 is disposed inside the hot water tank 32. In the present embodiment, the radiator 31 and the hot water heater 33 are provided in parallel in the hot water circuit 34. The radiator 31 and the hot water heater 33 may be provided in series in the hot water circuit 34. The cooling heat medium flowing through the cooling unit 3b is heated by exchanging heat with the working fluid flowing through the cooled unit 3a. On the other hand, the working fluid flowing through the cooled portion 3a is cooled and condensed by the cooling heat medium flowing through the cooling portion 3b. The heat of the heated cooling heat medium is dissipated in the radiator 31 or the hot water heater 33, so that the temperature of the cooling heat medium decreases. The cooling heat medium having the lowered temperature is sent again to the cooling unit 3b by the pump 35.

熱媒体流路9には、所定の熱源から熱媒体が供給される。本実施形態においては、燃焼器23aを有するボイラー21の内部に熱媒体流路9が形成されている。ボイラー21は、燃焼器23aに空気を供給するためのファン17を有している。ファン17は、ファン17と熱媒体流路9との間に燃焼器23aが位置するように設けられている。燃焼器23aで燃料が燃焼することによって、熱媒体としての燃焼ガスが発生する。この燃焼ガスが熱媒体流路9を通って蒸発器5aに供給される。燃焼ガスは、蒸発器5aの周囲を流れた後ボイラー21の排気ダクトからボイラー21の外部へ排出される。   A heat medium is supplied to the heat medium flow path 9 from a predetermined heat source. In the present embodiment, the heat medium flow path 9 is formed inside the boiler 21 having the combustor 23a. The boiler 21 has a fan 17 for supplying air to the combustor 23a. The fan 17 is provided so that the combustor 23 a is located between the fan 17 and the heat medium flow path 9. As the fuel burns in the combustor 23a, combustion gas as a heat medium is generated. This combustion gas is supplied to the evaporator 5 a through the heat medium flow path 9. The combustion gas flows around the evaporator 5 a and then is discharged from the exhaust duct of the boiler 21 to the outside of the boiler 21.

ランキンサイクル装置100は、さらに、制御装置10a、凝縮温度センサ8a及びポンプ温度センサ8bを有している。凝縮温度センサ8aは、凝縮器3における作動流体の凝縮温度又は凝縮器3の出口における作動流体の温度を検出するためのセンサである。ポンプ温度センサ8bは、ポンプ4の出口における作動流体の温度を検出するためのセンサである。制御装置10aは、ランキンサイクル装置100及びボイラー21に所定の動作をさせるために各種の電気的処理を実行する。   The Rankine cycle device 100 further includes a control device 10a, a condensation temperature sensor 8a, and a pump temperature sensor 8b. The condensation temperature sensor 8 a is a sensor for detecting the condensation temperature of the working fluid in the condenser 3 or the temperature of the working fluid at the outlet of the condenser 3. The pump temperature sensor 8 b is a sensor for detecting the temperature of the working fluid at the outlet of the pump 4. The control device 10a performs various electrical processes to cause the Rankine cycle device 100 and the boiler 21 to perform predetermined operations.

図2に示すように、蒸発器5aは、内管51及び外管53を有している。外管53は、内管51の外側に設けられている。すなわち、蒸発器5aは、内管51と外管53との二重管構造を有している。図3に示すように、内管51は作動流体の流路55を形成している。蒸発器5aは、熱媒体流路9における熱媒体の流れ方向に互いに離れた複数の位置で熱媒体流路9における熱媒体の流れ方向と交差するように、外管53の一端53aから外管53の他端53bへ向かって延びている。すなわち、蒸発器5aは、熱媒体流路9の上流側から熱媒体流路9の下流側に向かって蛇行しながら延びている。蒸発器5aは、例えば、フィンチューブ熱交換器である。   As shown in FIG. 2, the evaporator 5 a has an inner tube 51 and an outer tube 53. The outer tube 53 is provided outside the inner tube 51. That is, the evaporator 5 a has a double tube structure of the inner tube 51 and the outer tube 53. As shown in FIG. 3, the inner pipe 51 forms a flow path 55 for the working fluid. The evaporator 5a is connected to the outer pipe from one end 53a of the outer pipe 53 so as to intersect the flow direction of the heat medium in the heat medium flow path 9 at a plurality of positions separated from each other in the flow direction of the heat medium in the heat medium flow path 9. 53 extends toward the other end 53b. That is, the evaporator 5 a extends while meandering from the upstream side of the heat medium flow path 9 toward the downstream side of the heat medium flow path 9. The evaporator 5a is, for example, a fin tube heat exchanger.

外管53は、熱媒体によって加熱されるべき外周面53sと、内周面53iとを有している。外管53の内周面53iは、内管51の外周面51sと部分的に接触している。また、外管53の一端53aは閉塞されている。これによって、外管53の内周面53iと内管51の外周面51sとの間にガスが滞留できる滞留空間57が形成されている。図2に示すように、外管53の外周面53sは、熱媒体流路9における熱媒体の流れ方向の最も上流側に位置している上流側入熱面53cを含んでいる。滞留空間57は、上流側入熱面53cでの雰囲気温度よりも低温の雰囲気温度となる特定位置P1で滞留空間57の外部の空間に連通している。言い換えると、外管53は、特定位置P1に開口Hを有している。本実施形態では、特定位置P1は、熱媒体流路9の中の位置であって、上流側入熱面53cよりも下流側に位置している。このため、外管53は、熱媒体流路9の上流側入熱面53cよりも下流側に開口Hを有している。   The outer tube 53 has an outer peripheral surface 53s to be heated by the heat medium and an inner peripheral surface 53i. The inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53 is in partial contact with the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51. Further, one end 53a of the outer tube 53 is closed. As a result, a stay space 57 in which gas can stay is formed between the inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53 and the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51. As shown in FIG. 2, the outer peripheral surface 53 s of the outer tube 53 includes an upstream heat input surface 53 c that is located on the most upstream side in the heat medium flow direction in the heat medium flow path 9. The stay space 57 communicates with a space outside the stay space 57 at a specific position P1 at which the ambient temperature is lower than the ambient temperature on the upstream heat input surface 53c. In other words, the outer tube 53 has an opening H at the specific position P1. In the present embodiment, the specific position P1 is a position in the heat medium flow path 9 and is located downstream of the upstream heat input surface 53c. For this reason, the outer tube 53 has an opening H on the downstream side of the upstream heat input surface 53 c of the heat medium flow path 9.

本実施形態において、外管53は、熱媒体流路9における熱媒体の流れ方向において上流側入熱面53cから最も離れた部分を有している。本実施形態では、この最も離れた部分が特定位置P1にある。このため、外管53は、最も離れた部分に開口Hを有している。さらに、本実施形態では、外管53の他端53bが特定位置P1にある。このため、外管53は、他端53bにおいて開口Hを有している。   In the present embodiment, the outer tube 53 has a portion farthest from the upstream heat input surface 53 c in the heat medium flow direction in the heat medium flow path 9. In the present embodiment, this most distant portion is at the specific position P1. For this reason, the outer tube 53 has an opening H at the most distant portion. Furthermore, in the present embodiment, the other end 53b of the outer tube 53 is at the specific position P1. For this reason, the outer tube 53 has an opening H at the other end 53b.

外管53の内周面53iと内管51の外周面51sとの間に複数の滞留空間57が形成されている。具体的に、図3に示すように、内管51の外周面51sは、内管51の長手方向に延びる複数の凹部51r及び複数の凸部51pが内管51の周方向に交互に並ぶように形成されている。複数の凸部51pが外管53の内周面53iに接していることによって複数の滞留空間57が形成されている。   A plurality of staying spaces 57 are formed between the inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53 and the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51. Specifically, as shown in FIG. 3, the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51 has a plurality of concave portions 51 r and a plurality of convex portions 51 p extending in the longitudinal direction of the inner tube 51 alternately arranged in the circumferential direction of the inner tube 51. Is formed. A plurality of staying spaces 57 are formed by the plurality of convex portions 51 p being in contact with the inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53.

熱媒体は、NOX又はSOXを含んでいることがある。NOX又はSOXを取込んだ水蒸気が外管53に結露した場合、外管53が腐食してしまう可能性がある。このため、外管53は、耐食性を有する材料で作られていることが望ましい。本実施形態では、外管53は、例えばステンレスで作られている。 Heat medium may contain NO X or SO X. When water vapor that has taken in NO x or SO x is condensed on the outer pipe 53, the outer pipe 53 may be corroded. For this reason, it is desirable that the outer tube 53 be made of a material having corrosion resistance. In the present embodiment, the outer tube 53 is made of stainless steel, for example.

熱媒体の熱は、内管51を介して作動流体に伝わるので、内管51は、伝熱特性が良好な材料で作られていることが望ましい。本実施形態では、内管51は、例えば銅又は銅合金で作られている。また、内管51が、銅又は銅合金で作られていると、内管51の加工が容易である。   Since the heat of the heat medium is transferred to the working fluid via the inner pipe 51, the inner pipe 51 is preferably made of a material having good heat transfer characteristics. In the present embodiment, the inner tube 51 is made of, for example, copper or a copper alloy. Further, when the inner tube 51 is made of copper or a copper alloy, the inner tube 51 can be easily processed.

ランキンサイクル装置100に利用される作動流体は、特に制限されないが、例えば、有機作動流体を好適に使用できる。有機作動流体として、ハロゲン化炭化水素、炭化水素、アルコールなどが挙げられる。ハロゲン化炭化水素として、R−123、R−245faなどが挙げられる。炭化水素として、プロパン、ブタン、ペンタン、イソペンタンなどのアルカンが挙げられる。アルコールとして、エタノールなどが挙げられる。これらの有機作動流体は、単独で使用してもよいし、2種類以上の混合物を使用してもよい。   The working fluid used in the Rankine cycle apparatus 100 is not particularly limited, but for example, an organic working fluid can be suitably used. Organic working fluids include halogenated hydrocarbons, hydrocarbons, alcohols and the like. Examples of the halogenated hydrocarbon include R-123 and R-245fa. Examples of the hydrocarbon include alkanes such as propane, butane, pentane, and isopentane. Examples of alcohol include ethanol. These organic working fluids may be used alone or in combination of two or more.

次に、ランキンサイクル装置100の動作について説明する。まず、ポンプ35を始動させて被冷却部3aにおける作動流体と冷却部3bにおける冷却熱媒体とを熱交換させる。このようにして、作動流体の冷却を開始する。また、熱媒体が発生する前にファン17を動作させて、熱媒体流路9に外気を供給する。次に、開閉弁6を閉じ膨張弁7の開度を大きく設定した状態でポンプ4を動作させて作動流体を循環させる。熱媒体が発生する前にポンプ4を動作させる。   Next, the operation of the Rankine cycle apparatus 100 will be described. First, the pump 35 is started to exchange heat between the working fluid in the cooled portion 3a and the cooling heat medium in the cooling portion 3b. In this way, cooling of the working fluid is started. Further, before the heat medium is generated, the fan 17 is operated to supply outside air to the heat medium flow path 9. Next, with the on-off valve 6 closed and the opening degree of the expansion valve 7 set large, the pump 4 is operated to circulate the working fluid. The pump 4 is operated before the heat medium is generated.

ポンプ4の動作の開始後に、ボイラー21の燃焼器23aに燃料を供給し、ファン17が供給する空気と反応させて燃料を燃焼させる。これにより、燃料の燃焼ガスである熱媒体が発生する。熱媒体は熱媒体流路9を流れて蒸発器5aに供給される。蒸発器5aに供給された熱媒体は蒸発器5aを流れている作動流体と熱交換して、液相の作動流体を蒸発させる。作動流体は、外管53の一端53aから外管53の他端53bに向かって流れている。外管53の外周面53sを通過する熱媒体及び内管51の内部を通過する作動流体によって、外管53の外周面53sと内管51の内周面51iとの間に温度勾配が生じる。これにより、高温の熱媒体が有する熱が低温の作動流体に向かって移動する。外管53の内周面53iは、内管51の外周面51sに部分的に接触しているので、滞留空間57に滞留しているガスよりも熱抵抗の小さい内管51の凸部51pを介して熱媒体の有する熱が作動流体に伝わる。このとき、内管51の内側を流れる作動流体と内管51の内周面51iとの間の伝熱における熱伝達率は、外管53の外側を流れる熱媒体と外管53の外周面53sとの間の伝熱における熱伝達率よりもかなり高い。また、外管53の外周面53sから内管51の内周面51iまでの熱伝導率が非常に高い。このため、外管53の外周面53sから内管51の内周面51iまでの温度勾配は比較的小さく、内管51及び外管53の大部分の温度は、作動流体の温度に近い。よって、滞留空間57は、内管51の中を流れる作動流体の温度に近い低い温度に保たれる。   After the operation of the pump 4 is started, fuel is supplied to the combustor 23a of the boiler 21 and is reacted with air supplied by the fan 17 to burn the fuel. Thereby, the heat medium which is a combustion gas of fuel is generated. The heat medium flows through the heat medium flow path 9 and is supplied to the evaporator 5a. The heat medium supplied to the evaporator 5a exchanges heat with the working fluid flowing through the evaporator 5a to evaporate the liquid-phase working fluid. The working fluid flows from one end 53 a of the outer tube 53 toward the other end 53 b of the outer tube 53. A temperature gradient is generated between the outer peripheral surface 53 s of the outer tube 53 and the inner peripheral surface 51 i of the inner tube 51 by the heat medium passing through the outer peripheral surface 53 s of the outer tube 53 and the working fluid passing through the inside of the inner tube 51. As a result, the heat of the high-temperature heat medium moves toward the low-temperature working fluid. Since the inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53 is in partial contact with the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51, the convex portion 51 p of the inner tube 51 having a smaller thermal resistance than the gas staying in the staying space 57 is formed. The heat of the heat medium is transmitted to the working fluid. At this time, the heat transfer coefficient in heat transfer between the working fluid flowing inside the inner tube 51 and the inner peripheral surface 51 i of the inner tube 51 is the heat medium flowing outside the outer tube 53 and the outer peripheral surface 53 s of the outer tube 53. It is considerably higher than the heat transfer coefficient in heat transfer between. Further, the thermal conductivity from the outer peripheral surface 53s of the outer tube 53 to the inner peripheral surface 51i of the inner tube 51 is very high. For this reason, the temperature gradient from the outer peripheral surface 53s of the outer tube 53 to the inner peripheral surface 51i of the inner tube 51 is relatively small, and most of the temperatures of the inner tube 51 and the outer tube 53 are close to the temperature of the working fluid. Therefore, the stay space 57 is kept at a low temperature close to the temperature of the working fluid flowing in the inner pipe 51.

熱媒体は、まず、上流側入熱面53cにおいて作動流体と熱交換する。上流側入熱面53cにおいて、多くの熱が熱媒体から奪われる。このため、熱媒体流路9の上流側入熱面53cよりも下流側を流れている熱媒体の温度は、上流側入熱面53cよりも上流側を流れている熱媒体の温度と比べて大きく低下している。熱媒体は、上流側入熱面53cを通過した後も蒸発器5aと接触して熱を奪われ続けるので、熱媒体流路9の下流へ向かうほど、熱媒体の温度が低下している。熱媒体は、蒸発器5aを通過した後、ボイラー21の上部の排気ダクトから外部に排出される。   First, the heat medium exchanges heat with the working fluid at the upstream heat input surface 53c. A lot of heat is taken away from the heat medium on the upstream heat input surface 53c. For this reason, the temperature of the heat medium flowing downstream from the upstream heat input surface 53c of the heat medium flow path 9 is compared with the temperature of the heat medium flowing upstream from the upstream heat input surface 53c. It has greatly decreased. Even after the heat medium passes through the upstream heat input surface 53c, the heat medium continues to be deprived of heat by being in contact with the evaporator 5a, so that the temperature of the heat medium decreases toward the downstream of the heat medium flow path 9. After passing through the evaporator 5a, the heat medium is discharged to the outside from the exhaust duct at the top of the boiler 21.

蒸発器5aにおいて、作動流体は蒸発して過熱蒸気となる。過熱蒸気である作動流体は、バイパス回路12を流れて凝縮器3に達する。凝縮器3において、温水回路34の冷却熱媒体で冷却されることによって過熱蒸気である作動流体は凝縮し液相状態となる。液相状態の作動流体はポンプ4に戻る。このようにして、作動流体が主回路11又はバイパス回路12を循環する。再熱器2では、低圧側熱交換部2aを流れている高温の作動流体と、高圧側熱交換部2bを流れている低温の作動流体とが熱交換し、低圧側熱交換部2aを流れている作動流体は冷却され、高圧側熱交換部2bを流れている作動流体は加熱される。   In the evaporator 5a, the working fluid is evaporated to become superheated steam. The working fluid that is superheated steam flows through the bypass circuit 12 and reaches the condenser 3. In the condenser 3, the working fluid that is superheated steam is condensed by being cooled by the cooling heat medium of the hot water circuit 34, and becomes a liquid phase state. The working fluid in the liquid phase returns to the pump 4. In this way, the working fluid circulates through the main circuit 11 or the bypass circuit 12. In the reheater 2, the high temperature working fluid flowing through the low pressure side heat exchanging portion 2a and the low temperature working fluid flowing through the high pressure side heat exchanging portion 2b exchange heat, and flow through the low pressure side heat exchanging portion 2a. The working fluid that is flowing is cooled, and the working fluid that is flowing through the high-pressure side heat exchanger 2b is heated.

次に、蒸発器5aの出口で作動流体が十分な過熱度を示すようになったら、膨張弁7の開度を小さくし、開閉弁6を開く。これによって、過熱蒸気が膨張機1へ供給され、作動流体の圧力エネルギーが膨張機1で回転動力に変換され、動力が取り出される。取り出された動力によって発電機(図示省略)を駆動させて電力を得ることができる。また、この動力を機械動力として利用することもできる。   Next, when the working fluid shows a sufficient degree of superheat at the outlet of the evaporator 5a, the opening of the expansion valve 7 is reduced and the on-off valve 6 is opened. As a result, superheated steam is supplied to the expander 1, pressure energy of the working fluid is converted into rotational power by the expander 1, and power is extracted. Electric power can be obtained by driving a generator (not shown) with the extracted power. This power can also be used as mechanical power.

凝縮器3において、冷却熱媒体は作動流体によって加熱される。凝縮器3において加熱された冷却熱媒体を放熱器31又は給湯加熱器33に供給することによって、暖房又は給湯加熱を行うことができる。   In the condenser 3, the cooling heat medium is heated by the working fluid. By supplying the cooling heat medium heated in the condenser 3 to the radiator 31 or the hot water heater 33, heating or hot water heating can be performed.

次に、内管51が破損し、内管51の内部を流れている作動流体が漏洩した場合のランキンサイクル装置100の動作について説明する。内管51から作動流体が漏洩した場合、作動流体は、滞留空間57に流出する。滞留空間57に流出した作動流体は、滞留空間57が滞留空間57の外部の空間に連通している特定位置P1に向かって流れる。特定位置P1に到達した作動流体は、滞留空間57の外部の空間に流出する。ここで、特定位置P1における雰囲気温度は、上流側入熱面53cでの雰囲気温度よりも低温であるので、特定位置P1で、作動流体が滞留空間57の外部の空間に流出しても、作動流体は燃焼又は熱分解しにくい。燃焼器23aで生成された燃焼ガスの温度は、例えば、700〜1500℃である。熱媒体流路9における蒸発器5aの最も下流側の列に達するころ、燃焼ガスの温度は、例えば、50〜250℃まで低下する。滞留空間57の外部の空間に流出した作動流体は、熱媒体の流れとともに、ボイラー21の排気ダクトから排出される。このため、ランキンサイクル装置100の長期の製品寿命を確保できる。   Next, the operation of the Rankine cycle apparatus 100 when the inner pipe 51 is damaged and the working fluid flowing through the inner pipe 51 leaks will be described. When the working fluid leaks from the inner pipe 51, the working fluid flows out to the staying space 57. The working fluid that has flowed out into the staying space 57 flows toward a specific position P1 where the staying space 57 communicates with a space outside the staying space 57. The working fluid that has reached the specific position P <b> 1 flows out to a space outside the staying space 57. Here, since the atmospheric temperature at the specific position P1 is lower than the atmospheric temperature at the upstream heat input surface 53c, even if the working fluid flows out to the space outside the staying space 57 at the specific position P1, the operation is performed. The fluid is difficult to burn or pyrolyze. The temperature of the combustion gas produced | generated by the combustor 23a is 700-1500 degreeC, for example. When reaching the most downstream line of the evaporator 5a in the heat medium flow path 9, the temperature of the combustion gas decreases to, for example, 50 to 250 ° C. The working fluid that has flowed out to the space outside the staying space 57 is discharged from the exhaust duct of the boiler 21 together with the flow of the heat medium. For this reason, the long product life of Rankine cycle apparatus 100 is securable.

作動流体が滞留空間57に漏洩した場合、ランキンサイクル装置100の主回路11を流れる作動流体の量が減少するので、凝縮器3の出口側に保持されている液相の作動流体の量が減少する。そのため、凝縮器3からポンプ4へ供給される作動流体の過冷却度が減少し、気液二相状態の作動流体がポンプ4へ供給される。この場合、ポンプ4で気相の作動流体が昇圧されることで、作動流体の温度が上昇する。その結果、凝縮温度センサ8aによって検出された作動流体の温度とポンプ温度センサ8bによって検出された作動流体の温度との間に比較的大きい差が生じる。換言すると、ポンプ温度センサ8bによって検出された作動流体の温度T1が、凝縮温度センサ8aによって検出された作動流体の温度T2よりも閾値以上大きい場合に、作動流体が漏洩している可能性がある。例えば、温度T1から温度T2を引くことによって得られる温度差(T1−T2)が10℃以上になった場合、作動流体が漏洩している可能性がある。   When the working fluid leaks into the retention space 57, the amount of the working fluid flowing through the main circuit 11 of the Rankine cycle device 100 is reduced, so that the amount of the liquid-phase working fluid held on the outlet side of the condenser 3 is reduced. To do. Therefore, the degree of supercooling of the working fluid supplied from the condenser 3 to the pump 4 is reduced, and the working fluid in a gas-liquid two-phase state is supplied to the pump 4. In this case, the pressure of the gas-phase working fluid is increased by the pump 4, so that the temperature of the working fluid rises. As a result, there is a relatively large difference between the temperature of the working fluid detected by the condensation temperature sensor 8a and the temperature of the working fluid detected by the pump temperature sensor 8b. In other words, there is a possibility that the working fluid is leaked when the temperature T1 of the working fluid detected by the pump temperature sensor 8b is larger than the threshold value by the threshold value T2 of the working fluid detected by the condensation temperature sensor 8a. . For example, when the temperature difference (T1−T2) obtained by subtracting the temperature T2 from the temperature T1 becomes 10 ° C. or more, the working fluid may be leaking.

制御装置10aには、凝縮温度センサ8aの測定値及びポンプ温度センサ8bの測定値が入力されている。ポンプ温度センサ8bによって検出された作動流体の温度が、凝縮温度センサ8aによって検出された作動流体の温度よりも閾値以上大きい場合に、制御装置10aは、熱媒体流路9への熱媒体の供給を停止するための処理を含む所定の電気的処理を実行する。具体的には、制御装置10aは、燃焼器23aに燃料の供給を停止するための処理を実行する。そのような処理としては、燃料ポンプ(図示省略)を停止すること、燃料供給ライン(図示省略)に設けられた弁を閉じることなどが挙げられる。これにより、作動流体が漏洩した場合に熱媒体流路9への熱媒体の供給が停止されるので、蒸発器5aの周辺の雰囲気温度が急激に低下する。この場合に、ファン17の動作を継続すれば、熱媒体流路9に低温の空気を供給できるので、蒸発器5aの周辺の雰囲気温度をより低下させることができる。これにより、漏洩した作動流体の燃焼又は熱分解が抑制されるので、ランキンサイクル装置100の長期の製品寿命が確保される。   The measurement value of the condensation temperature sensor 8a and the measurement value of the pump temperature sensor 8b are input to the control device 10a. When the temperature of the working fluid detected by the pump temperature sensor 8b is larger than the temperature of the working fluid detected by the condensation temperature sensor 8a by a threshold or more, the control device 10a supplies the heat medium to the heat medium flow path 9. A predetermined electrical process including a process for stopping the process is executed. Specifically, the control device 10a executes a process for stopping the supply of fuel to the combustor 23a. Such processing includes stopping a fuel pump (not shown), closing a valve provided in a fuel supply line (not shown), and the like. Thereby, since supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 is stopped when the working fluid leaks, the ambient temperature around the evaporator 5a rapidly decreases. In this case, if the operation of the fan 17 is continued, low-temperature air can be supplied to the heat medium flow path 9, so that the ambient temperature around the evaporator 5a can be further lowered. Thereby, since combustion or thermal decomposition of the leaked working fluid is suppressed, a long product life of the Rankine cycle apparatus 100 is ensured.

蒸発器5aにおける作動流体の温度が十分に低下するまでポンプ4を動作させる。具体的に、上記の所定の電気的処理は、熱媒体流路9への熱媒体の供給を停止するまで前記ポンプ4を動作させるための処理を含んでいる。このため、少なくとも熱媒体流路9への熱媒体の供給を停止するまでは、内管51の内部に作動流体を流すことによって滞留空間57を流れている漏洩した作動流体を冷却できる。   The pump 4 is operated until the temperature of the working fluid in the evaporator 5a is sufficiently lowered. Specifically, the predetermined electrical process includes a process for operating the pump 4 until the supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 is stopped. For this reason, at least until the supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 is stopped, the leaked working fluid flowing through the stay space 57 can be cooled by flowing the working fluid through the inner pipe 51.

図1に示すように、ランキンサイクル装置100は、警報装置40を備えている。制御装置10aによって実行されるべき所定の電気的処理は、警報を発するように警報装置40を制御するための処理を含んでいてもよい。これにより、作動流体が漏洩している場合に、警報装置40が警報を発する。警報装置40は、例えば、警告音を発するスピーカー又は点灯により警報を発する警報ランプである。また、警報装置40は、有線又は無線を用いた通信によって所定の通信先に警報情報を通知するように構成されていてもよい。この他、警報装置40は、人に知覚可能な警報を発するものであればよい。制御装置10aによって実行されるべき所定の電気的処理は、ファン17の動作を継続させるための処理を含んでいてもよい。例えば、復旧作業によって作動流体の漏洩が停止するまで、熱媒体流路9への熱媒体の供給が停止され、ファン17は連続的に作動する。   As shown in FIG. 1, the Rankine cycle device 100 includes an alarm device 40. The predetermined electrical process to be executed by the control device 10a may include a process for controlling the alarm device 40 to issue an alarm. Thereby, when the working fluid is leaking, the alarm device 40 issues an alarm. The alarm device 40 is, for example, a speaker that emits an alarm sound or an alarm lamp that emits an alarm when turned on. Further, the alarm device 40 may be configured to notify the alarm information to a predetermined communication destination by wired or wireless communication. In addition, the alarm device 40 may be any device that emits an alarm perceptible to a person. The predetermined electrical process to be executed by the control device 10a may include a process for continuing the operation of the fan 17. For example, the supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 is stopped until the leakage of the working fluid is stopped by the recovery operation, and the fan 17 is continuously operated.

ランキンサイクル装置100の停止中に作動流体が漏洩して熱媒体流路9に作動流体が存在している可能性がある。上記の通り、ランキンサイクル装置100を起動しているときに、熱媒体が発生する前にファン17を動作させている。ファン17は、ファン17と熱媒体流路9との間に燃焼器23aが位置するように設けられている。このため、ファン17によって熱媒体流路9に供給された外気とともに熱媒体流路9に存在している漏洩した作動流体は熱媒体流路9の下流側に流れていく。さらに、漏洩した作動流体は、熱媒体流路9の下流側に位置するボイラー21の排気ダクトからボイラー21の外部に排出される。これにより、熱媒体流路9に熱媒体が供給される前に漏洩した作動流体を熱媒体流路9から排出できる。   There is a possibility that the working fluid leaks while the Rankine cycle device 100 is stopped, and the working fluid exists in the heat medium flow path 9. As described above, when the Rankine cycle apparatus 100 is activated, the fan 17 is operated before the heat medium is generated. The fan 17 is provided so that the combustor 23 a is located between the fan 17 and the heat medium flow path 9. For this reason, the leaked working fluid existing in the heat medium flow path 9 together with the outside air supplied to the heat medium flow path 9 by the fan 17 flows downstream of the heat medium flow path 9. Further, the leaked working fluid is discharged to the outside of the boiler 21 from the exhaust duct of the boiler 21 located on the downstream side of the heat medium flow path 9. Thereby, the working fluid leaked before the heat medium is supplied to the heat medium flow path 9 can be discharged from the heat medium flow path 9.

第1実施形態は様々な観点から変形が可能である。以下に、本実施形態のいくつかの変形例を説明する。第1実施形態の構成と同一又対応する変形例の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。   The first embodiment can be modified from various viewpoints. Below, some modifications of this embodiment are explained. The same reference numerals are given to the configurations of the modifications that are the same as or correspond to the configurations of the first embodiment, and detailed description thereof will be omitted.

(変形例1)
図4に変形例1に係る蒸発器5bを示す。蒸発器5bは、外管53の内周面53iに複数の凹部53r及び複数の凸部53pが形成されている点で第1実施形態の蒸発器5aと異なる。具体的に、外管53の長手方向に延びる複数の凹部53r及び複数の凸部53pが外管53の周方向に交互に並ぶように外管53の内周面53iが形成されている。また、その複数の凸部53pが内管51の外周面51sに接していることによって、複数の滞留空間57が形成されている。
(Modification 1)
FIG. 4 shows an evaporator 5b according to the first modification. The evaporator 5b differs from the evaporator 5a of the first embodiment in that a plurality of concave portions 53r and a plurality of convex portions 53p are formed on the inner peripheral surface 53i of the outer tube 53. Specifically, the inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53 is formed so that a plurality of concave portions 53 r and a plurality of convex portions 53 p extending in the longitudinal direction of the outer tube 53 are alternately arranged in the circumferential direction of the outer tube 53. Further, a plurality of staying spaces 57 are formed by the plurality of convex portions 53p being in contact with the outer peripheral surface 51s of the inner tube 51.

(変形例2及び変形例3)
図5に示すように、変形例2に係る蒸発器5cでは、外管53は三角管状に形成されており、内管51は円管である。外管53の周方向に互いに離れた複数(3つ)の位置で外管53の内周面53iが内管51の外周面51sに接している。図6に示すように、変形例3に係る蒸発器5dでは、外管53が六角管状に形成されている。また、外管53の周方向に互いに離れた複数(6つ)の位置で外管53の内周面53iが内管51の外周面51sに接している。このようにして、複数の滞留空間57が形成されている。外管53の周方向に互いに離れた複数の位置で外管53の内周面53iと内管51の外周面51sが接していることによって複数の滞留空間57が形成されるのであれば、外管53は、三角管状又は六角管状以外の多角管状に形成されていてもよい。また、内管51が多角管状に形成されていてもよい。すなわち、外管53又は内管51が多角管状に形成され、外管53の周方向に互いに離れた複数の位置で外管53の内周面53iが内管51の外周面51sに接していることによって複数の滞留空間57が形成されていてもよい。ただし、内管51が作動流体の流路55を形成していることを考慮すると、内管51は円管であることが望ましい。
(Modification 2 and Modification 3)
As shown in FIG. 5, in the evaporator 5c which concerns on the modification 2, the outer tube | pipe 53 is formed in the triangular tube shape, and the inner tube | pipe 51 is a circular tube. The inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53 is in contact with the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51 at a plurality (three) positions separated from each other in the circumferential direction of the outer tube 53. As shown in FIG. 6, in the evaporator 5d which concerns on the modification 3, the outer tube | pipe 53 is formed in the hexagonal tubular shape. Further, the inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53 is in contact with the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51 at a plurality (six) positions separated from each other in the circumferential direction of the outer tube 53. In this way, a plurality of staying spaces 57 are formed. If a plurality of staying spaces 57 are formed by contacting the inner peripheral surface 53i of the outer tube 53 and the outer peripheral surface 51s of the inner tube 51 at a plurality of positions separated from each other in the circumferential direction of the outer tube 53, The tube 53 may be formed in a polygonal tube other than a triangular tube or a hexagonal tube. The inner tube 51 may be formed in a polygonal tubular shape. That is, the outer tube 53 or the inner tube 51 is formed in a polygonal tubular shape, and the inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53 is in contact with the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51 at a plurality of positions separated from each other in the circumferential direction of the outer tube 53. Thus, a plurality of staying spaces 57 may be formed. However, considering that the inner pipe 51 forms the working fluid flow path 55, the inner pipe 51 is preferably a circular pipe.

(変形例4)
図7に示すように、変形例4に係る蒸発器5eは、外管53及び内管51が一体的に成形されている。すなわち、外管53は、内管51の外周面51sに部分的に接続されている内周面53iを有している。具体的に、外管53の周方向に互いに離れ、外管53の長手方向に延び、外管53と内管51とを互いに接続している複数のリブ50rを有するように外管53と内管51とが一体成形されている。これにより、複数の滞留空間57が形成されている。変形例4によれば、外管53と内管51とを接触させることによる熱抵抗が生じないので、蒸発器5eの伝熱特性が高い。変形例4に係る蒸発管5eは、例えば、押出成形又は引抜成形によって作製できる。
(Modification 4)
As shown in FIG. 7, in the evaporator 5e according to the modified example 4, the outer tube 53 and the inner tube 51 are integrally formed. That is, the outer tube 53 has an inner peripheral surface 53 i that is partially connected to the outer peripheral surface 51 s of the inner tube 51. Specifically, the outer tube 53 and the inner tube 53 have a plurality of ribs 50r that are separated from each other in the circumferential direction of the outer tube 53, extend in the longitudinal direction of the outer tube 53, and connect the outer tube 53 and the inner tube 51 to each other. The tube 51 is integrally formed. Thereby, a plurality of staying spaces 57 are formed. According to the modification 4, since the heat resistance by making the outer tube | pipe 53 and the inner tube | pipe 51 contact is not produced, the heat-transfer characteristic of the evaporator 5e is high. The evaporation pipe 5e according to the modification 4 can be produced by, for example, extrusion molding or pultrusion molding.

(変形例5)
図8に示すように、変形例5に係る蒸発器5fは、燃焼器23bを取り囲むように巻かれたコイル状に形成されている。図9に示すように、燃焼器23bは、周方向及び軸方向に沿って多数の貫通孔23hが形成された円筒状の構造体を備えている。円筒状の構造体の内部で燃料を燃焼させると、貫通孔23hを通じて熱媒体としての燃焼ガスが燃焼器23bの半径方向に吹き出す。これにより、熱媒体が蒸発器5fに供給される。このような構造の燃焼器23bを有するボイラーは、主に欧州で普及しており、例えば、独国のVIESSMANN社から提供されている。
(Modification 5)
As shown in FIG. 8, the evaporator 5f according to the modified example 5 is formed in a coil shape wound so as to surround the combustor 23b. As shown in FIG. 9, the combustor 23b includes a cylindrical structure in which a large number of through holes 23h are formed along the circumferential direction and the axial direction. When the fuel is combusted inside the cylindrical structure, combustion gas as a heat medium is blown out in the radial direction of the combustor 23b through the through hole 23h. Thereby, the heat medium is supplied to the evaporator 5f. The boiler having the combustor 23b having such a structure is mainly spread in Europe, and is provided, for example, by VIESSMANN in Germany.

蒸発器5fは、燃焼器23bから少し離れた位置で燃焼器23bを包囲している。蒸発器5fは、燃焼器23bの半径方向に熱媒体を通過させるための隙間50sが形成されるように所定ピッチの螺旋状の構造を有している。蒸発器5fと燃焼器23bとの間の空間及び隙間50sによって、熱媒体流路9が形成されている。外管53及び内管51は、角管状に形成されている。内管51は、外周面51sに凸部を有しており、この凸部が外管53の内周面53iと接していることによって滞留空間57が形成されている。熱媒体は、燃焼器23bの半径方向に熱媒体流路9を流れるので、外管53の外周面53sのうち燃焼器23bと対向する面が熱媒体流路9における熱媒体の流れ方向の最も上流側に位置している。すなわち、外管53の外周面のうち燃焼器23bと対向する面が、上流側入熱面53cである。   The evaporator 5f surrounds the combustor 23b at a position slightly away from the combustor 23b. The evaporator 5f has a spiral structure with a predetermined pitch so as to form a gap 50s for allowing the heat medium to pass in the radial direction of the combustor 23b. The heat medium flow path 9 is formed by the space and the gap 50s between the evaporator 5f and the combustor 23b. The outer tube 53 and the inner tube 51 are formed in a square tube shape. The inner tube 51 has a convex portion on the outer peripheral surface 51 s, and the stay space 57 is formed by the convex portion being in contact with the inner peripheral surface 53 i of the outer tube 53. Since the heat medium flows through the heat medium flow path 9 in the radial direction of the combustor 23 b, the surface facing the combustor 23 b of the outer peripheral surface 53 s of the outer tube 53 is the most in the heat medium flow direction in the heat medium flow path 9. Located upstream. That is, the surface facing the combustor 23b in the outer peripheral surface of the outer tube 53 is the upstream heat input surface 53c.

熱媒体5は、まず、上流側入熱面53cにおいて作動流体と熱交換する。上流側入熱面53cにおいては、多くの熱が熱媒体から奪われる。このため、熱媒体流路9の上流側入熱面53cよりも下流側を流れている熱媒体の温度は、上流側入熱面53cよりも上流側を流れている熱媒体の温度と比べて大きく低下している。つまり、上流側入熱面53cよりも燃焼器23bの半径方向の外側での雰囲気温度は、上流側入熱面53での雰囲気温度よりも低い。すなわち、上流側入熱面53cよりも燃焼器23bの半径方向の外側の任意の位置が特定位置P1に相当する。本変形例では、外管53の外周面53sのうち入熱側入熱面53cと反対側の面に開口Hが形成されている。これにより、特定位置P1で滞留空間57が滞留空間57の外部の空間に連通している。   First, the heat medium 5 exchanges heat with the working fluid on the upstream heat input surface 53c. At the upstream heat input surface 53c, much heat is taken away from the heat medium. For this reason, the temperature of the heat medium flowing downstream from the upstream heat input surface 53c of the heat medium flow path 9 is compared with the temperature of the heat medium flowing upstream from the upstream heat input surface 53c. It has greatly decreased. That is, the ambient temperature at the radially outer side of the combustor 23 b is lower than the ambient temperature at the upstream heat input surface 53 than the upstream heat input surface 53 c. That is, an arbitrary position outside the combustor 23b in the radial direction from the upstream heat input surface 53c corresponds to the specific position P1. In the present modification, an opening H is formed on the outer surface 53s of the outer tube 53 on the surface opposite to the heat input side heat input surface 53c. Accordingly, the stay space 57 communicates with the space outside the stay space 57 at the specific position P1.

(その他の変形例)
図10に示すように、特定位置P1は、熱媒体流路9の外部の位置であってもよい。すなわち、外管53は、熱媒体流路9の外部の位置に開口Hを有していてもよい。この場合、外管53は、ボイラー21の壁を貫通してボイラー21の外部の空間まで延びている。
(Other variations)
As shown in FIG. 10, the specific position P <b> 1 may be a position outside the heat medium flow path 9. That is, the outer tube 53 may have an opening H at a position outside the heat medium flow path 9. In this case, the outer tube 53 extends through the wall of the boiler 21 to a space outside the boiler 21.

蒸発器5aに供給される熱媒体は、炉又は内燃機関の排出ガスであってもよい。また、地熱又は太陽熱によって温められたガスであってもよい。必要に応じて、バイパス回路12、再熱器2などは省略されてもよい。   The heat medium supplied to the evaporator 5a may be exhaust gas from a furnace or an internal combustion engine. Moreover, the gas warmed by geothermal or solar heat may be sufficient. If necessary, the bypass circuit 12, the reheater 2, and the like may be omitted.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態に係るランキンサイクル装置200について説明する。なお、特に説明する場合を除き、第2実施形態は、第1実施形態と同様に構成される。第1実施形態の構成要素と同一又は対応する第2実施形態の構成要素には、第1実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。すなわち、第1実施形態及び第1実施形態の変形例に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、本実施形態にも適用される。
Second Embodiment
Next, the Rankine cycle apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention will be described. Note that the second embodiment is configured in the same manner as the first embodiment unless otherwise described. Components in the second embodiment that are the same as or correspond to components in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and may not be described in detail. That is, the description regarding the first embodiment and the modified example of the first embodiment is applied to the present embodiment as long as there is no technical contradiction.

図11に示すように、ランキンサイクル装置200は、凝縮温度センサ8a及びポンプ温度センサ8bに代えて、入口温度センサ8cを有している。入口温度センサ8cは、膨張機1の入口における作動流体の温度を検出するためのセンサである。入口温度センサ8cの測定値は、制御装置10bに入力されている。蒸発器5で作動流体が漏洩する場合、ポンプ4の入口における作動流体の過冷却度が低下してポンプ4の入口における作動流体が気液二相状態となる。この場合、ポンプ4の送液量が変動するので、入口温度センサ8cの測定値は周期的に変動する。このため、入口温度センサ8cの測定値が周期的に変動する場合に、作動流体が漏洩している可能性がある。   As shown in FIG. 11, the Rankine cycle apparatus 200 includes an inlet temperature sensor 8c instead of the condensation temperature sensor 8a and the pump temperature sensor 8b. The inlet temperature sensor 8 c is a sensor for detecting the temperature of the working fluid at the inlet of the expander 1. The measured value of the inlet temperature sensor 8c is input to the control device 10b. When the working fluid leaks in the evaporator 5, the degree of supercooling of the working fluid at the inlet of the pump 4 decreases, and the working fluid at the inlet of the pump 4 enters a gas-liquid two-phase state. In this case, since the liquid feeding amount of the pump 4 varies, the measured value of the inlet temperature sensor 8c varies periodically. For this reason, when the measured value of the inlet temperature sensor 8c fluctuates periodically, the working fluid may be leaking.

入口温度センサ8cによって検出された値が周期的に変動する場合に、制御装置10bは、所定の電気的処理を実行する。この所定の電気的処理は、第1実施形態と同様に、熱媒体流路9への熱媒体の供給を停止するための処理を含んでいる。この所定の電気的処理は、熱媒体流路9への熱媒体の供給を停止するまでポンプ4を動作させるための処理又は警報を発するように警報装置40を制御するための処理を含んでいてもよい。   When the value detected by the inlet temperature sensor 8c varies periodically, the control device 10b executes a predetermined electrical process. This predetermined electrical process includes a process for stopping the supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 as in the first embodiment. This predetermined electrical process includes a process for operating the pump 4 until the supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 is stopped or a process for controlling the alarm device 40 so as to issue an alarm. Also good.

図12に示すように、ランキンサイクル装置200の蒸発器5gは、通気機構58を有している。通気機構58は、特定位置P1で外管53に設けられている。通気機構58は、滞留空間57の圧力に応じて滞留空間57と外部の空間とを連通させる。すなわち、蒸発器5gは、特定位置P1で開口Hが形成されていることに代えて、特定位置P1で通気機構が設けられている点で、第1実施形態の蒸発器5aと異なる。   As shown in FIG. 12, the evaporator 5 g of the Rankine cycle apparatus 200 has a ventilation mechanism 58. The ventilation mechanism 58 is provided in the outer tube 53 at the specific position P1. The ventilation mechanism 58 makes the stay space 57 communicate with the outside space according to the pressure of the stay space 57. That is, the evaporator 5g is different from the evaporator 5a of the first embodiment in that a ventilation mechanism is provided at the specific position P1 instead of the opening H being formed at the specific position P1.

通気機構58は、例えば、滞留空間57を滞留空間の外部に連通させるリリーフ弁58である。リリーフ弁58は、特定位置P1である外管53の他端53bに設けられている。リリーフ弁58が閉じている場合、滞留空間57は滞留空間57の外部の空間とは連通していない。この場合、滞留空間57は密閉された空間である。内管51の内部から作動流体が漏洩した場合、滞留空間57に作動流体が流出するので、滞留空間57の圧力が上昇する。滞留空間57の圧力が閾値圧力以上に上昇した場合に、リリーフ弁58が開く。リリーフ弁58が開くと、滞留空間57が滞留空間57の外部の空間と連通する。これにより、漏洩した作動流体が滞留空間57の外部の空間に排出される。所定量の作動流体が滞留空間57から排出されて滞留空間57の圧力が閾値圧力未満に低下した場合、リリーフ弁58は再び閉じた状態になる。   The ventilation mechanism 58 is, for example, a relief valve 58 that allows the stay space 57 to communicate with the outside of the stay space. The relief valve 58 is provided at the other end 53b of the outer tube 53 at the specific position P1. When the relief valve 58 is closed, the stay space 57 is not in communication with the space outside the stay space 57. In this case, the stay space 57 is a sealed space. When the working fluid leaks from the inside of the inner pipe 51, the working fluid flows out into the staying space 57, so that the pressure in the staying space 57 increases. When the pressure in the stay space 57 rises above the threshold pressure, the relief valve 58 is opened. When the relief valve 58 is opened, the stay space 57 communicates with a space outside the stay space 57. As a result, the leaked working fluid is discharged to the space outside the staying space 57. When a predetermined amount of working fluid is discharged from the staying space 57 and the pressure in the staying space 57 falls below the threshold pressure, the relief valve 58 is closed again.

ランキンサイクル装置200は、圧力スイッチ59と、制御装置10bとを有している。圧力スイッチ59は、滞留空間57の圧力が閾値圧力未満である場合にオフ状態である。圧力スイッチ59は、滞留空間57の圧力が閾値圧力以上に上昇した場合にオン状態となる。圧力スイッチ59のオン/オフ状態に関する情報は、制御装置10bに入力されている。なお、ランキンサイクル装置200は、圧力スイッチ59に代えて、圧力センサと制御装置とを組み合わせることによって、圧力スイッチ59と同様に回路のオン/オフ状態が切り替え可能であるように構成してもよい。   The Rankine cycle device 200 includes a pressure switch 59 and a control device 10b. The pressure switch 59 is in an off state when the pressure in the stay space 57 is less than the threshold pressure. The pressure switch 59 is turned on when the pressure in the stay space 57 rises above the threshold pressure. Information regarding the on / off state of the pressure switch 59 is input to the control device 10b. The Rankine cycle device 200 may be configured such that the on / off state of the circuit can be switched similarly to the pressure switch 59 by combining a pressure sensor and a control device instead of the pressure switch 59. .

圧力スイッチ59によって滞留空間57の圧力が閾値圧力以上に上昇したことが検出された場合に、制御装置10bは、所定の電気的処理を実行する。所定の電気的処理は、第1実施形態と同様に、熱媒体流路9への熱媒体の供給を停止するための処理を含んでいる。所定の電気的処理は、熱媒体流路9への熱媒体の供給を停止するまでポンプ4を動作させるための処理又は警報を発するように警報装置40を制御するための処理を含んでいてもよい。   When it is detected by the pressure switch 59 that the pressure in the stay space 57 has risen above the threshold pressure, the control device 10b performs a predetermined electrical process. The predetermined electrical process includes a process for stopping the supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 as in the first embodiment. The predetermined electrical process may include a process for operating the pump 4 until the supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 is stopped or a process for controlling the alarm device 40 to issue an alarm. Good.

<第3実施形態>
次に、本開示の第3実施形態に係るランキンサイクル装置300について説明する。なお、特に説明する場合を除き、第3実施形態は、第2実施形態と同様に構成される。第3実施形態と第2実施形態の構成要素と同一又は対応する第3実施形態の構成要素には、第2実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略することがある。すなわち、第2実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、本実施形態にも適用される。
<Third Embodiment>
Next, the Rankine cycle apparatus 300 according to the third embodiment of the present disclosure will be described. Note that the third embodiment is configured in the same manner as the second embodiment unless otherwise described. Components of the third embodiment that are the same as or correspond to components of the third embodiment and the second embodiment may be denoted by the same reference numerals as those of the second embodiment, and detailed description thereof may be omitted. That is, the description regarding the second embodiment is also applied to the present embodiment as long as there is no technical contradiction.

図13に示すように、ランキンサイクル装置300は、入口開閉弁13と、出口開閉弁14と、入口温度センサ8cと、発電機15とを有している、入口開閉弁13は、例えば電磁弁であり、蒸発器5gの入口における作動流体の流路に設けられている。出口開閉弁14は、例えば電磁弁であり、蒸発器5gの出口における作動流体の流路に設けられている。入口温度センサ8cは、膨張機1の入口における作動流体の温度を検出するための温度センサである。入口温度センサ8cの測定値は、制御装置10cに入力されている。発電機15は、膨張機1に連結されている。入口温度センサ8cによって検出された値が周期的に変動する場合に、制御装置10cは、制御装置10bが実行する所定の電気的処理に代えて、又は、所定の電気的処理とともに、蒸発器5gから作動流体を回収するための電気的処理を実行する。蒸発器5gから作動流体を回収するための電気的処理を回収用の電気的処理と呼ぶ。   As shown in FIG. 13, the Rankine cycle apparatus 300 includes an inlet on-off valve 13, an outlet on-off valve 14, an inlet temperature sensor 8c, and a generator 15. The inlet on-off valve 13 is, for example, an electromagnetic valve. It is provided in the flow path of the working fluid at the inlet of the evaporator 5g. The outlet opening / closing valve 14 is, for example, an electromagnetic valve, and is provided in the flow path of the working fluid at the outlet of the evaporator 5g. The inlet temperature sensor 8 c is a temperature sensor for detecting the temperature of the working fluid at the inlet of the expander 1. The measured value of the inlet temperature sensor 8c is input to the control device 10c. The generator 15 is connected to the expander 1. When the value detected by the inlet temperature sensor 8c periodically varies, the control device 10c replaces the predetermined electrical processing executed by the control device 10b or together with the predetermined electrical processing with the evaporator 5g. An electrical process is performed to recover the working fluid from An electrical process for recovering the working fluid from the evaporator 5g is referred to as an electrical process for recovery.

制御装置10cが回収用の電気的処理を実行すると、ランキンサイクル装置300において回収運転が実行される。この回収運転は、ポンプ4を停止し、かつ入口開閉弁14を閉じた状態で、発電機15を電動機として駆動させることによって蒸発器5gの作動流体を凝縮器3に強制的に送出する運転である。さらに、回収運転の実行中に入口温度センサ8cによって検出された作動流体の温度が閾値温度を超えた場合に出口開閉弁14を閉じて発電機の電動機としての駆動を停止する。すなわち、制御装置10cが実行するべき回収用の電気的処理は、出口開閉弁14を閉じて発電機15の電動機としての駆動を停止するための処理を含んでいる。そのような処理は、回収運転の実行中に入口温度センサ8cによって検出された作動流体の温度が閾値温度を超えた場合に実行される。これにより、作動流体の漏洩を止めることができる。特に、熱媒体流路9への熱媒体の供給を停止できない場合でも、作動流体の漏洩を止めることができる。   When the control device 10c executes the electrical process for recovery, the recovery operation is executed in the Rankine cycle device 300. This recovery operation is an operation in which the working fluid of the evaporator 5g is forcibly sent to the condenser 3 by driving the generator 15 as an electric motor with the pump 4 stopped and the inlet opening / closing valve 14 closed. is there. Furthermore, when the temperature of the working fluid detected by the inlet temperature sensor 8c during the recovery operation exceeds the threshold temperature, the outlet on-off valve 14 is closed to stop the drive of the generator as an electric motor. That is, the electrical process for recovery to be executed by the control device 10c includes a process for closing the outlet opening / closing valve 14 and stopping the drive of the generator 15 as an electric motor. Such processing is executed when the temperature of the working fluid detected by the inlet temperature sensor 8c during execution of the recovery operation exceeds the threshold temperature. Thereby, the leakage of the working fluid can be stopped. In particular, even when the supply of the heat medium to the heat medium flow path 9 cannot be stopped, the leakage of the working fluid can be stopped.

制御装置10cには、第2実施形態の制御装置10bのように、圧力スイッチ59のオン/オフ状態に関する情報が、入力されていてもよい。圧力スイッチ59によって滞留空間57の圧力が閾値圧力以上に上昇したことが検出された場合に、制御装置10cが、所定の電気的処理に代えて、又は、所定の電気的処理とともに、回収用の電気的処理を実行してもよい。   Information related to the on / off state of the pressure switch 59 may be input to the control device 10c as in the control device 10b of the second embodiment. When it is detected by the pressure switch 59 that the pressure in the staying space 57 has risen above the threshold pressure, the control device 10c replaces the predetermined electrical process or together with the predetermined electrical process for recovery. Electrical processing may be performed.

制御装置10cには、第1実施形態の制御装置10aのように、凝縮温度センサ8aの測定値及びポンプ温度センサ8bの測定値が入力されてもよい。ポンプ温度センサ8bによって検出された作動流体の温度が、凝縮温度センサ8aによって検出された作動流体の温度よりも閾値以上大きい場合に、制御装置10cが、所定の電気的処理に代えて、又は、所定の電気的処理とともに、回収用の電気的処理を実行してもよい。   As in the control device 10a of the first embodiment, the measurement value of the condensation temperature sensor 8a and the measurement value of the pump temperature sensor 8b may be input to the control device 10c. When the temperature of the working fluid detected by the pump temperature sensor 8b is higher than the threshold value by the threshold value than the temperature of the working fluid detected by the condensation temperature sensor 8a, the control device 10c replaces the predetermined electrical processing, or You may perform the electrical process for collection | recovery with a predetermined | prescribed electrical process.

1 膨張機
3 凝縮器
4 ポンプ
5a〜5g 蒸発器
8a 凝縮温度センサ
8b ポンプ温度センサ
8c 入口温度センサ
9 熱媒体流路
10a〜10c 制御装置
13 入口開閉弁
14 出口開閉弁
15 発電機
17 ファン
40 警報装置
50r リブ
51 内管
51i 内管の内周面
51s 内管の外周面
51p 凸部
51r 凹部
53 外管
53a 外管の一端
53b 外管の他端
53c 上流側入熱面
53i 外管の内周面
53s 外管の外周面
53p 凸部
53r 凹部
55 作動流体の流路
57 滞留空間
58 通気機構(リリーフ弁)
59 圧力スイッチ
P1 特定位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Expander 3 Condenser 4 Pump 5a-5g Evaporator 8a Condensation temperature sensor 8b Pump temperature sensor 8c Inlet temperature sensor 9 Heat medium flow path 10a-10c Control device 13 Inlet opening / closing valve 14 Outlet opening / closing valve 15 Generator 17 Fan 40 Alarm Device 50r Rib 51 Inner tube 51i Inner tube inner surface 51s Inner tube outer surface 51p Convex portion 51r Recess 53 Outer tube 53a Outer tube one end 53b Outer tube other end 53c Upstream heat input surface 53i Outer tube inner tube Surface 53s Outer pipe outer peripheral surface 53p Convex part 53r Concave part 55 Fluid flow path 57 Retention space 58 Ventilation mechanism (relief valve)
59 Pressure switch P1 Specific position

Claims (16)

作動流体を膨張させることによって動力を取り出す膨張機と、
前記膨張機で膨張した前記作動流体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した前記作動流体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧した前記作動流体を熱媒体で加熱することによって蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器に前記熱媒体が供給されるように前記蒸発器が配置された熱媒体流路と、を備え、
前記蒸発器は、前記作動流体の流路を形成している内管及び前記内管の外側に設けられた外管を有し、
前記外管は、前記熱媒体によって加熱されるべき外周面と、前記内管の外周面に部分的に接続されている又は接触している内周面とを有し、
前記外管の一端が閉塞されていることによって前記外管の前記内周面と前記内管の前記外周面との間にガスが滞留できる滞留空間が形成されており、
前記外管の前記外周面は、前記熱媒体流路における前記熱媒体の流れ方向の最も上流側に位置している上流側入熱面を含み、
前記上流側入熱面での雰囲気温度よりも低温の雰囲気温度となる特定位置で前記滞留空間が前記滞留空間の外部の空間に連通している、又は、前記滞留空間の圧力に応じて前記滞留空間と前記外部の空間とを連通させる通気機構が前記特定位置で前記外管に設けられている、
ランキンサイクル装置。
An expander that extracts power by expanding the working fluid;
A condenser for condensing the working fluid expanded by the expander;
A pump for pressurizing the working fluid condensed in the condenser;
An evaporator that evaporates the heating fluid pressurized by the pump by heating with a heat medium;
A heat medium flow path in which the evaporator is arranged so that the heat medium is supplied to the evaporator, and
The evaporator has an inner tube forming a flow path for the working fluid and an outer tube provided outside the inner tube,
The outer tube has an outer peripheral surface to be heated by the heat medium, and an inner peripheral surface that is partially connected to or in contact with the outer peripheral surface of the inner tube,
A retention space in which gas can stay is formed between the inner peripheral surface of the outer tube and the outer peripheral surface of the inner tube by closing one end of the outer tube,
The outer peripheral surface of the outer pipe includes an upstream heat input surface located on the most upstream side in the flow direction of the heat medium in the heat medium flow path,
The stay space communicates with a space outside the stay space at a specific position where the ambient temperature is lower than the ambient temperature on the upstream heat input surface, or the stay depends on the pressure of the stay space. A ventilation mechanism for communicating the space with the external space is provided in the outer pipe at the specific position.
Rankine cycle equipment.
前記特定位置は、前記熱媒体流路の中の位置であって、前記上流側入熱面よりも下流側に位置している、請求項1に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle device according to claim 1, wherein the specific position is a position in the heat medium flow path and is located downstream of the upstream heat input surface. 前記外管は、前記熱媒体の流れ方向において前記前記上流側入熱面から最も離れた部分を有し、
前記最も離れた部分が前記特定位置にある、請求項2に記載のランキンサイクル装置。
The outer pipe has a portion farthest from the upstream heat input surface in the flow direction of the heat medium,
The Rankine cycle apparatus according to claim 2, wherein the most distant portion is at the specific position.
前記特定位置は、前記熱媒体流路の外部の位置である、請求項1に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle apparatus according to claim 1, wherein the specific position is a position outside the heat medium flow path. 前記外管の他端が前記特定位置にある、請求項1〜4のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the other end of the outer tube is at the specific position. 前記外管はステンレスで作られている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle apparatus according to claim 1, wherein the outer tube is made of stainless steel. 前記内管は銅又は銅合金で作られている、請求項1〜6のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle device according to any one of claims 1 to 6, wherein the inner tube is made of copper or a copper alloy. (i)前記内管の長手方向に延びる複数の凹部及び複数の凸部が前記内管の周方向に交互に並ぶように前記内管の前記外周面が形成されており、前記複数の凸部が前記外管の前記内周面に接している、
(ii)前記外管の長手方向に延びる複数の凹部及び複数の凸部が前記外管の周方向に交互に並ぶように前記外管の前記内周面が形成されており、前記複数の凸部が前記内管の前記外周面に接している、
(iii)前記外管又は前記内管が多角管状に形成され、前記外管の周方向に互いに離れた複数の位置で前記外管の前記内周面が前記内管の前記外周面に接している、又は
(iv)前記外管の周方向に互いに離れ、前記外管の長手方向に延び、前記外管と前記内管とを互いに接続している複数のリブを有するように前記外管と前記内管とが一体成形されていることによって、複数の前記滞留空間が形成されている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。
(I) The outer peripheral surface of the inner tube is formed such that a plurality of concave portions and a plurality of convex portions extending in the longitudinal direction of the inner tube are alternately arranged in the circumferential direction of the inner tube, and the plurality of convex portions Is in contact with the inner peripheral surface of the outer tube,
(Ii) The inner peripheral surface of the outer tube is formed such that a plurality of concave portions and a plurality of convex portions extending in the longitudinal direction of the outer tube are alternately arranged in the circumferential direction of the outer tube, and the plurality of convex portions A portion is in contact with the outer peripheral surface of the inner tube,
(Iii) The outer tube or the inner tube is formed in a polygonal tubular shape, and the inner peripheral surface of the outer tube is in contact with the outer peripheral surface of the inner tube at a plurality of positions separated from each other in the circumferential direction of the outer tube. Or (iv) the outer tube having a plurality of ribs that are separated from each other in the circumferential direction of the outer tube, extend in the longitudinal direction of the outer tube, and connect the outer tube and the inner tube to each other. The Rankine cycle device according to any one of claims 1 to 7, wherein a plurality of the retention spaces are formed by integrally molding the inner tube.
圧力スイッチと、
制御装置と、をさらに備え、
前記圧力スイッチによって前記滞留空間の圧力が閾値圧力以上に上昇したことが検出された場合に、前記制御装置は、前記熱媒体流路への前記熱媒体の供給を停止するための処理を含む所定の電気的処理を実行する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。
A pressure switch;
And a control device,
When the pressure switch detects that the pressure in the stay space has risen above a threshold pressure, the control device includes a process including a process for stopping the supply of the heat medium to the heat medium flow path. The Rankine cycle apparatus according to claim 1, wherein the electrical processing is performed.
制御装置と、
前記凝縮器における前記作動流体の凝縮温度又は前記凝縮器の出口における前記作動流体の温度を検出するための凝縮温度センサと、
前記ポンプの出口における前記作動流体の温度を検出するためのポンプ温度センサと、をさらに備え、
前記ポンプ温度センサによって検出された前記作動流体の温度が、前記凝縮温度センサによって検出された前記作動流体の温度よりも閾値以上大きい場合に、前記制御装置は、前記熱媒体流路への前記熱媒体の供給を停止するための処理を含む所定の電気的処理を実行する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。
A control device;
A condensing temperature sensor for detecting a condensing temperature of the working fluid in the condenser or a temperature of the working fluid at an outlet of the condenser;
A pump temperature sensor for detecting a temperature of the working fluid at an outlet of the pump;
When the temperature of the working fluid detected by the pump temperature sensor is larger than the threshold of the working fluid detected by the condensing temperature sensor by a threshold value or more, the control device causes the heat flow to the heat medium flow path. The Rankine cycle apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein a predetermined electrical process including a process for stopping the supply of the medium is performed.
制御装置と、
前記膨張機の入口における前記作動流体の温度を検出するための入口温度センサと、をさらに備え、
前記入口温度センサによって検出された値が周期的に変動する場合に、前記制御装置は、前記熱媒体流路への前記熱媒体の供給を停止するための処理を含む所定の電気的処理を実行する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。
A control device;
An inlet temperature sensor for detecting the temperature of the working fluid at the inlet of the expander;
When the value detected by the inlet temperature sensor fluctuates periodically, the control device performs a predetermined electrical process including a process for stopping the supply of the heat medium to the heat medium flow path. The Rankine cycle apparatus according to any one of claims 1 to 8.
前記所定の電気的処理は、前記熱媒体流路への前記熱媒体の供給を停止するまで前記ポンプを動作させるための処理を含む、請求項9〜11のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle according to any one of claims 9 to 11, wherein the predetermined electrical process includes a process for operating the pump until the supply of the heat medium to the heat medium flow path is stopped. apparatus. 前記蒸発器の入口における前記作動流体の流路に設けられた入口開閉弁と、
前記蒸発器の出口における前記作動流体の流路に設けられた出口開閉弁と、
前記膨張機の入口における前記作動流体の温度を検出するための入口温度センサと、
前記膨張機に連結された発電機と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記所定の電気的処理に代えて、又は、前記所定の電気的処理とともに、前記ポンプを停止し、かつ前記入口開閉弁を閉じた状態で、前記発電機を電動機として駆動させることによって前記蒸発器の中の前記作動流体を前記凝縮器に強制的に送出する回収運転を実行し、前記回収運転の実行中に前記入口温度センサによって検出された前記作動流体の温度が閾値温度を超えた場合に前記出口開閉弁を閉じて前記発電機の電動機としての駆動を停止するための処理を含む回収用の電気的処理を実行する、請求項9〜11のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。
An inlet on-off valve provided in the flow path of the working fluid at the inlet of the evaporator;
An outlet on-off valve provided in the flow path of the working fluid at the outlet of the evaporator;
An inlet temperature sensor for detecting the temperature of the working fluid at the inlet of the expander;
And a generator connected to the expander,
The control device drives the generator as an electric motor in a state where the pump is stopped and the inlet on / off valve is closed in place of the predetermined electrical processing or together with the predetermined electrical processing. Thus, a recovery operation for forcibly sending the working fluid in the evaporator to the condenser is executed, and the temperature of the working fluid detected by the inlet temperature sensor during the execution of the recovery operation is a threshold temperature. The electrical process for collection | recovery including the process for closing the said exit opening-and-closing valve and stopping the drive as an electric motor of the said generator is performed when exceeding this, The any one of Claims 9-11 is performed. Rankine cycle equipment.
警報装置をさらに備え、
前記所定の電気的処理は、警報を発するように前記警報装置を制御するための処理を含む、請求項9〜11のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。
An alarm device,
The Rankine cycle apparatus according to claim 9, wherein the predetermined electrical process includes a process for controlling the alarm device to issue an alarm.
前記ランキンサイクル装置を起動しているときに、前記熱媒体が発生する前に前記熱媒体流路に外気を供給するファンを動作させる、請求項1〜14のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle according to any one of claims 1 to 14, wherein when the Rankine cycle device is activated, a fan that supplies outside air to the heat medium flow path is operated before the heat medium is generated. apparatus. 前記ランキンサイクル装置を起動しているときに、前記熱媒体が発生する前に前記ポンプを動作させる、請求項1〜15のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle apparatus according to any one of claims 1 to 15, wherein when the Rankine cycle apparatus is activated, the pump is operated before the heat medium is generated.
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