JP2014227903A - Rankine cycle device and cogeneration system - Google Patents

Rankine cycle device and cogeneration system Download PDF

Info

Publication number
JP2014227903A
JP2014227903A JP2013107688A JP2013107688A JP2014227903A JP 2014227903 A JP2014227903 A JP 2014227903A JP 2013107688 A JP2013107688 A JP 2013107688A JP 2013107688 A JP2013107688 A JP 2013107688A JP 2014227903 A JP2014227903 A JP 2014227903A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
working fluid
evaporator
main circuit
rankine cycle
pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013107688A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
修 小須田
Osamu Kosuda
修 小須田
長生 木戸
Osao Kido
長生 木戸
岡市 敦雄
Atsuo Okaichi
敦雄 岡市
引地 巧
Takumi Hikichi
巧 引地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2013107688A priority Critical patent/JP2014227903A/en
Publication of JP2014227903A publication Critical patent/JP2014227903A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14Combined heat and power generation [CHP]

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new technology for preventing excessive heating of a working fluid.SOLUTION: A Rankine cycle device 18 includes: a main circuit 20; a cooling passage 33; and a control valve 35. The main circuit 20 includes: an evaporator 24; an expander 21; a condenser 22; and a pump 23 and is formed by annularly connecting these components in the written order. The cooling passage 33 is branched from the main circuit 20 between the pump 23 and the evaporator 24. The cooling passage 33 is formed so that a working fluid flowing in the evaporator 24 is cooled by a working fluid discharged from the pump 23. The control valve 35 is provided at the cooling passage 33 and controls the flow of the working fluid in the cooling passage 33.

Description

本発明は、ランキンサイクル装置及び熱電併給システムに関する。   The present invention relates to a Rankine cycle device and a combined heat and power system.

当業者に良く知られているように、ランキンサイクルは、蒸気タービンの理論サイクルである。ランキンサイクルに関する研究開発は古くからなされている。一方、特許文献1に記載されているように、ランキンサイクルを応用した熱電併給システムに関する研究開発も行われている。熱電併給システム(CHPシステム:Combined Heat and Power System)とは、単一又は複数の資源から、熱及び電力のような複数の形態のエネルギーが同時に得られるように構成されたシステムのことである。近年では、大規模なCHPシステムだけでなく、病院、学校、図書館などの比較的小規模な施設に併設できるCHPシステム、さらには、一般家庭用のCHPシステム(いわゆるマイクロCHP)が注目を浴びている。   As is well known to those skilled in the art, the Rankine cycle is the theoretical cycle of a steam turbine. Research and development on Rankine cycle has been done for a long time. On the other hand, as described in Patent Document 1, research and development on a combined heat and power system using Rankine cycle is also being conducted. A combined heat and power system (CHP system: Combined Heat and Power System) is a system configured to simultaneously obtain multiple forms of energy such as heat and power from a single or multiple resources. In recent years, not only large-scale CHP systems but also CHP systems that can be installed in relatively small facilities such as hospitals, schools, and libraries, and CHP systems for general households (so-called micro CHP) have attracted attention. Yes.

米国特許出願公開第2003/0213854号明細書US Patent Application Publication No. 2003/0213854

特許文献1のCHPシステムは、ガスボイラーで生成された燃焼ガスをランキンサイクル装置のための熱エネルギーとして利用して電力を得るように構成されている。また、特許文献1には、気相の有機作動流体がボイラーで過剰に加熱されることを防止するための蒸発器の構造が開示されている。   The CHP system of Patent Document 1 is configured to obtain electric power by using combustion gas generated by a gas boiler as thermal energy for a Rankine cycle device. Further, Patent Document 1 discloses a structure of an evaporator for preventing a gas-phase organic working fluid from being excessively heated by a boiler.

特許文献1に開示された蒸発器は、確かに、ランキンサイクル装置が安定した運転状態にあるときには有効かもしれない。しかし、ランキンサイクル装置の運転状態によらず、作動流体が過剰に加熱されることを防止できる技術が望まれている。   The evaporator disclosed in Patent Document 1 may certainly be effective when the Rankine cycle apparatus is in a stable operating state. However, a technique that can prevent the working fluid from being heated excessively regardless of the operating state of the Rankine cycle device is desired.

本発明は、作動流体が過剰に加熱されることを防止するための新規な技術を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the novel technique for preventing that a working fluid is overheated.

すなわち、本開示は、
蒸発器、膨張機、凝縮器及びポンプを有し、これらのコンポーネントがこの順番で環状に接続されることによって形成された主回路と、
前記ポンプと前記蒸発器との間で前記主回路から分岐し、前記蒸発器を流れる作動流体を前記ポンプから吐出された前記作動流体で冷却するように構成された冷却路と、
前記冷却路に設けられ、前記冷却路における前記作動流体の流れを制御する制御弁と、
を備えた、ランキンサイクル装置を提供する。
That is, this disclosure
A main circuit formed by having an evaporator, an expander, a condenser and a pump, and these components are connected in a ring in this order;
A cooling path configured to branch from the main circuit between the pump and the evaporator, and to cool the working fluid flowing through the evaporator with the working fluid discharged from the pump;
A control valve provided in the cooling path and controlling the flow of the working fluid in the cooling path;
A Rankine cycle device is provided.

上記の技術によれば、作動流体が過剰に加熱されることを防止できる。   According to said technique, it can prevent that a working fluid is heated too much.

本発明の第1実施形態に係るCHPシステムの構成図1 is a configuration diagram of a CHP system according to a first embodiment of the present invention. 図1に示すランキンサイクル装置の蒸発器の構成図Configuration diagram of the evaporator of Rankine cycle device shown in FIG. 図1に示すランキンサイクル装置の他の蒸発器の構成図Configuration diagram of another evaporator of Rankine cycle apparatus shown in FIG. 図1に示すCHPシステムで実行される制御のフローチャートFlow chart of control executed in the CHP system shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係るCHPシステムの構成図Configuration diagram of CHP system according to second embodiment of the present invention 図4に示す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 Rankine cycle apparatus shown in FIG. 図4に示すランキンサイクル装置の他の蒸発器の構成図Configuration diagram of another evaporator of Rankine cycle apparatus shown in FIG. 本発明の第3実施形態に係るCHPシステムの構成図Configuration diagram of CHP system according to third embodiment of the present invention 図7に示すCHPシステムで実行される制御のフローチャートFlow chart of control executed in the CHP system shown in FIG. 従来のランキンサイクル装置の蒸発器の構成図Configuration diagram of evaporator of conventional Rankine cycle equipment

ランキンサイクル装置の蒸発器において、ガスバーナーで生成された燃焼ガスなどの高温流体と気相の作動流体との間で過剰な熱交換が起こると、作動流体の熱分解、潤滑油の劣化などの不具合を招く恐れがある。この問題は、有機作動流体を使用した場合及び潤滑油を必要とする膨張機を使用した場合に顕著になる。   If excessive heat exchange occurs between a high-temperature fluid such as combustion gas generated by a gas burner and a gas-phase working fluid in the evaporator of the Rankine cycle system, the working fluid will be thermally decomposed, the lubricating oil will deteriorate, etc. There is a risk of malfunction. This problem becomes prominent when an organic working fluid is used and when an expander that requires lubricating oil is used.

上記の問題を回避するために、特許文献1は、図9に示す構造の蒸発器104を提案している。蒸発器104には、高温流体(バーナーで生成された燃焼ガス)の流路104Cの下流側に作動流体の入口110Aが設けられている。入口110Aから遠位部104Dに流入した作動流体は、高温流体と対向流の形式で熱交換する。作動流体は、その後、接続管104Hを経由して、高温流体の上流側に配置された近位部104Eに送られる。近位部104Eにおいて、作動流体は、第1セクション104E1及び第2セクション104E2をこの順番で流れる。すなわち、近位部104Eにおいて、作動流体は並行流の形式で高温流体と熱交換する。作動流体の出口110Cは、エンクロージャ104Aの中央付近に設けられている。なお、伝熱管(丸印)の中の数値は、作動流体の温度(華氏温度)の例を表している。   In order to avoid the above problem, Patent Document 1 proposes an evaporator 104 having a structure shown in FIG. The evaporator 104 is provided with a working fluid inlet 110A on the downstream side of a flow path 104C for high-temperature fluid (combustion gas generated by a burner). The working fluid that flows into the distal portion 104D from the inlet 110A exchanges heat with the hot fluid in the form of a counterflow. The working fluid is then sent via the connecting pipe 104H to the proximal portion 104E disposed upstream of the hot fluid. In the proximal portion 104E, the working fluid flows through the first section 104E1 and the second section 104E2 in this order. That is, at the proximal portion 104E, the working fluid exchanges heat with the hot fluid in a parallel flow manner. The working fluid outlet 110C is provided near the center of the enclosure 104A. In addition, the numerical value in a heat exchanger tube (circle) represents the example of the temperature (Fahrenheit) of a working fluid.

図9に示す蒸発器104によれば、確かに、作動流体の過剰な加熱を防止できると推測される。なぜなら、作動流体は、遠位部104Dで液相状態、第1セクション104E1で液相状態又は気液二相状態、第2セクション104E2で気液二相状態又は気相状態にあると推測されるからである。しかし、この推測は、ランキンサイクル装置が安定した運転状態にあるときの推測にすぎない。例えば、発電需要の変化に応じて作動流体の循環量を減らした場合、作動流体が第1セクション104E1で早くも気相状態になる可能性がある。その結果、第1セクション104E1において、気相の作動流体が過剰に加熱される可能性がある。   According to the evaporator 104 shown in FIG. 9, it is speculated that it is possible to prevent excessive heating of the working fluid. This is because the working fluid is assumed to be in a liquid phase state at the distal portion 104D, a liquid phase state or a gas-liquid two-phase state in the first section 104E1, and a gas-liquid two-phase state or a gas phase state in the second section 104E2. Because. However, this estimation is only an estimation when the Rankine cycle apparatus is in a stable operating state. For example, when the circulation amount of the working fluid is reduced in accordance with a change in power generation demand, the working fluid may be in a gas phase state in the first section 104E1 as early as possible. As a result, in the first section 104E1, the gas phase working fluid may be excessively heated.

作動流体の循環量に応じてバーナーの火力を下げることは1つの有効な手段であるが、応答性の観点から必ずしも十分ではない。また、近年では、バイオマス、木質ペレットなどの固形燃料をガスの代わりに使用する試みも検討されている。ペレットボイラーにおける燃料の燃焼は、ガスボイラーほど安定していない。もとより、ペレットボイラーは、火力を急に上げたり下げたりするのに不向きである。そのため、作動流体が過剰に加熱されることを防ぐための技術が益々重要となる。   Reducing the burner's heating power in accordance with the circulation amount of the working fluid is one effective means, but it is not always sufficient from the viewpoint of responsiveness. In recent years, attempts have been made to use solid fuel such as biomass and wood pellets instead of gas. The combustion of fuel in a pellet boiler is not as stable as a gas boiler. Naturally, pellet boilers are not suitable for suddenly raising or lowering firepower. Therefore, a technique for preventing the working fluid from being heated excessively becomes more important.

上記のような事情に鑑み、本開示の第1態様は、
蒸発器、膨張機、凝縮器及びポンプを有し、これらのコンポーネントがこの順番で環状に接続されることによって形成された主回路と、
前記ポンプと前記蒸発器との間で前記主回路から分岐し、前記蒸発器を流れる作動流体を前記ポンプから吐出された前記作動流体で冷却するように構成された冷却路と、
前記冷却路に設けられ、前記冷却路における前記作動流体の流れを制御する制御弁と、
を備えた、ランキンサイクル装置を提供する。
In view of the above circumstances, the first aspect of the present disclosure is:
A main circuit formed by having an evaporator, an expander, a condenser and a pump, and these components are connected in a ring in this order;
A cooling passage configured to branch from the main circuit between the pump and the evaporator and to cool the working fluid flowing through the evaporator with the working fluid discharged from the pump;
A control valve provided in the cooling path and controlling the flow of the working fluid in the cooling path;
A Rankine cycle device is provided.

上記のランキンサイクル装置によれば、ポンプと蒸発器との間の主回路を流れる作動流体によって、蒸発器を流れる作動流体が冷却される。これにより、作動流体が蒸発器で過剰に加熱されることを防止できる。制御弁によって、冷却路における作動流体の流れが制御される。従って、蒸発器を流れる作動流体が過剰に冷却されることも回避できる。その結果、作動流体の熱分解などの不具合を防止しつつ、所望の過熱度を有する作動流体を膨張機に供給することが可能となる。   According to the Rankine cycle device, the working fluid flowing through the evaporator is cooled by the working fluid flowing through the main circuit between the pump and the evaporator. Thereby, it can prevent that a working fluid is heated too much with an evaporator. The flow of the working fluid in the cooling path is controlled by the control valve. Accordingly, it is possible to avoid excessive cooling of the working fluid flowing through the evaporator. As a result, it is possible to supply a working fluid having a desired degree of superheat to the expander while preventing problems such as thermal decomposition of the working fluid.

本開示の第2態様は、第1態様に加え、前記ポンプから吐出された前記作動流体と前記蒸発器を流れる前記作動流体とを混合することによって前記蒸発器を流れる前記作動流体の温度を下げるように、前記冷却路が前記蒸発器に接続されている、ランキンサイクル装置を提供する。第2態様によれば、高温の作動流体に低温の作動流体が混合されるので、蒸発器の中で作動流体の温度を迅速に下げることができる。これにより、ランキンサイクル装置の信頼性が高まる。   According to a second aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the temperature of the working fluid flowing through the evaporator is lowered by mixing the working fluid discharged from the pump and the working fluid flowing through the evaporator. Thus, a Rankine cycle device is provided in which the cooling path is connected to the evaporator. According to the second aspect, since the low temperature working fluid is mixed with the high temperature working fluid, the temperature of the working fluid can be quickly lowered in the evaporator. This increases the reliability of the Rankine cycle device.

本開示の第3態様は、第2態様に加え、前記蒸発器は、当該蒸発器の入口から出口までの流路の中間点を基準として、前記入口に相対的に近い上流部分と、前記出口に相対的に近い下流部分とを有し、前記冷却路が前記下流部分に接続されている、ランキンサイクル装置を提供する。下流部分に冷却路が接続されている場合には、作動流体の過剰な加熱が発生していることが予測される場所に低温の作動流体を的確に供給できる。   According to a third aspect of the present disclosure, in addition to the second aspect, the evaporator includes an upstream portion relatively close to the inlet with respect to an intermediate point of a flow path from the inlet to the outlet of the evaporator, and the outlet. A Rankine cycle device having a downstream portion relatively close to the cooling portion, wherein the cooling path is connected to the downstream portion. When a cooling path is connected to the downstream portion, the low-temperature working fluid can be accurately supplied to a place where excessive heating of the working fluid is expected to occur.

本開示の第4態様は、第2又は第3態様に加え、前記蒸発器は、前記作動流体を加熱するための熱流体の流路に配置されているとともに、前記熱流体に接触しない場所又は前記熱流体との接触が妨げられるように前記熱流体の流路から隔離された場所に位置している隔離部を有し、前記冷却路が前記隔離部に接続されている、ランキンサイクル装置を提供する。第4態様によれば、冷却路の中の作動流体の温度が上がりすぎることを防止できる。   According to a fourth aspect of the present disclosure, in addition to the second or third aspect, the evaporator is disposed in a flow path of a thermal fluid for heating the working fluid and is not in contact with the thermal fluid. A Rankine cycle device having an isolation part located at a location isolated from the flow path of the thermal fluid so as to prevent contact with the thermal fluid, wherein the cooling path is connected to the isolation part provide. According to the 4th aspect, it can prevent that the temperature of the working fluid in a cooling path rises too much.

本開示の第5態様は、第1態様に加え、前記冷却路は、前記ポンプから吐出された前記作動流体と前記蒸発器を流れる前記作動流体とを熱交換させることによって、前記蒸発器を流れる前記作動流体を間接的に冷却する熱交換部を有する、ランキンサイクル装置を提供する。第5態様によれば、熱交換部において熱が移動するだけなので、ポンプから吐出された作動流体を用いた冷却を開始した後にランキンサイクル装置の制御が定常制御に移行しやすい可能性がある。   According to a fifth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the cooling path flows through the evaporator by exchanging heat between the working fluid discharged from the pump and the working fluid flowing through the evaporator. Provided is a Rankine cycle device having a heat exchange part for indirectly cooling the working fluid. According to the fifth aspect, since heat is only transferred in the heat exchanging section, there is a possibility that the control of the Rankine cycle apparatus is likely to shift to the steady control after starting the cooling using the working fluid discharged from the pump.

本開示の第6態様は、第5態様に加え、前記冷却路が前記膨張機と前記凝縮器との間で前記主回路に合流している、ランキンサイクル装置を提供する。このような構成によれば、制御弁を開くことによって作動流体が冷却路にスムーズに流れる。   The sixth aspect of the present disclosure provides, in addition to the fifth aspect, a Rankine cycle device in which the cooling path joins the main circuit between the expander and the condenser. According to such a structure, a working fluid flows smoothly into a cooling path by opening a control valve.

本開示の第7態様は、第5態様に加え、前記冷却路が前記ポンプと前記蒸発器との間で前記主回路に合流している、ランキンサイクル装置を提供する。第7態様によれば、制御弁を開く前後で蒸発器における作動流体の流量が変化しない。詳細には、作動流体の全量が蒸発器の入口を通過する。そのため、作動流体の流量の減少に起因して蒸発器で作動流体が過剰に加熱される現象は本質的に起こり得ない。   According to a seventh aspect of the present disclosure, in addition to the fifth aspect, a Rankine cycle device is provided in which the cooling path is joined to the main circuit between the pump and the evaporator. According to the seventh aspect, the flow rate of the working fluid in the evaporator does not change before and after opening the control valve. Specifically, the entire amount of working fluid passes through the inlet of the evaporator. Therefore, a phenomenon in which the working fluid is excessively heated in the evaporator due to a decrease in the flow rate of the working fluid cannot essentially occur.

本開示の第8態様は、第1〜第7態様のいずれか1つに加え、前記ポンプと前記蒸発器との間の前記主回路を流れる前記作動流体と、前記膨張機と前記凝縮器との間の前記主回路を流れる前記作動流体とを熱交換させる再熱器をさらに備えた、ランキンサイクル装置を提供する。再熱器は、ランキンサイクル装置の発電効率を向上させる。   According to an eighth aspect of the present disclosure, in addition to any one of the first to seventh aspects, the working fluid flowing in the main circuit between the pump and the evaporator, the expander, and the condenser The Rankine cycle device further includes a reheater for exchanging heat with the working fluid flowing through the main circuit between the two. The reheater improves the power generation efficiency of the Rankine cycle device.

本開示の第9態様は、第1態様に加え、前記ポンプと前記蒸発器との間の前記主回路を流れる前記作動流体と、前記膨張機と前記凝縮器との間の前記主回路を流れる前記作動流体とを熱交換させる再熱器をさらに備え、前記冷却路は、前記ポンプから吐出された前記作動流体と前記蒸発器を流れる前記作動流体とを熱交換させることによって、前記蒸発器を流れる前記作動流体を間接的に冷却する熱交換部を有し、前記冷却路は、(a)前記膨張機と前記再熱器との間で前記主回路に合流している、(b)前記再熱器と前記凝縮器との間で前記主回路に合流している、(c)前記ポンプと前記再熱器との間で前記主回路に合流している、又は(d)前記再熱器と前記蒸発器との間で前記主回路に合流している、ランキンサイクル装置を提供する。   According to a ninth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the working fluid that flows in the main circuit between the pump and the evaporator, and the main circuit between the expander and the condenser flow. And a reheater for exchanging heat with the working fluid, wherein the cooling path exchanges heat between the working fluid discharged from the pump and the working fluid flowing through the evaporator. A heat exchanging unit that indirectly cools the flowing working fluid; and (a) the cooling path joins the main circuit between the expander and the reheater, (b) the Joining the main circuit between the reheater and the condenser, (c) joining the main circuit between the pump and the reheater, or (d) the reheating. A Rankine cycle device that joins the main circuit between the evaporator and the evaporator .

要件(a)によれば、再熱器を通じて、熱交換部で加熱された作動流体からランキンサイクルの高圧側の作動流体へと熱を伝えることができる。要件(b)によれば、再熱器での熱交換量が減少するので、より低温の作動流体を蒸発器に供給することができる。要件(c)によれば、作動流体は、冷却路を流れた後、再熱器の入口付近に戻される。つまり、再熱器及び蒸発器における作動流体の流量は、冷却路における作動流体の流量に依存しない。制御弁を開き、第2制御弁を閉じれば、ポンプから吐出された作動流体の全量が冷却路に導かれる。この場合、冷却部において最大の冷却能力が発揮される。間接的な冷却方法が採用されているにもかかわらず、応答性の良い冷却を期待できる。要件(d)によれば、冷却路の熱交換部で加熱された作動流体が再熱器をバイパスして蒸発器に供給される。そのため、熱交換部において作動流体に与えられた熱が周囲に放出されることを抑制できる。このことは、熱エネルギーの効率的な回収を意味するとともに、熱エネルギーの利用効率の向上に寄与する。   According to the requirement (a), heat can be transferred from the working fluid heated in the heat exchange section to the working fluid on the high-pressure side of the Rankine cycle through the reheater. According to the requirement (b), since the amount of heat exchange in the reheater is reduced, a lower temperature working fluid can be supplied to the evaporator. According to requirement (c), the working fluid is returned to the vicinity of the reheater inlet after flowing through the cooling path. That is, the flow rate of the working fluid in the reheater and the evaporator does not depend on the flow rate of the working fluid in the cooling path. If the control valve is opened and the second control valve is closed, the entire amount of working fluid discharged from the pump is guided to the cooling path. In this case, the maximum cooling capacity is exhibited in the cooling unit. Despite the use of an indirect cooling method, it is possible to expect cooling with good response. According to the requirement (d), the working fluid heated in the heat exchange part of the cooling path is supplied to the evaporator bypassing the reheater. Therefore, it can suppress that the heat given to the working fluid in the heat exchange part is released to the surroundings. This means efficient recovery of thermal energy and contributes to improvement in utilization efficiency of thermal energy.

本開示の第10態様は、第5態様に加え、前記冷却路は、前記ポンプと前記蒸発器との間の分岐位置で前記主回路から分岐し、任意の合流位置で前記主回路に合流しており、前記ランキンサイクル装置は、前記分岐位置と前記合流位置との間の前記主回路に設けられ、前記主回路における前記作動流体の流れを制御する第2制御弁をさらに備えた、ランキンサイクル装置を提供する。制御弁及び第2制御弁を使用することによって、冷却路に適切な量の作動流体を導くことができる。   In a tenth aspect of the present disclosure, in addition to the fifth aspect, the cooling path branches from the main circuit at a branch position between the pump and the evaporator, and joins the main circuit at an arbitrary joining position. The Rankine cycle device further includes a second control valve that is provided in the main circuit between the branch position and the merge position and that controls the flow of the working fluid in the main circuit. Providing equipment. By using the control valve and the second control valve, an appropriate amount of working fluid can be guided to the cooling path.

本開示の第11態様は、第1〜第10態様のいずれか1つのランキンサイクル装置と、
前記ランキンサイクル装置の前記凝縮器において前記作動流体を冷却する低温熱源としての熱媒体が流れる熱媒体回路と、
を備えた、熱電併給システムを提供する。
An eleventh aspect of the present disclosure includes any one of the Rankine cycle apparatuses according to the first to tenth aspects;
A heat medium circuit through which a heat medium as a low-temperature heat source for cooling the working fluid flows in the condenser of the Rankine cycle device;
A combined heat and power system is provided.

第1〜第10態様のいずれか1つのランキンサイクル装置を使用すれば、信頼性の高い熱電併給システムを提供できる。   If the Rankine cycle device according to any one of the first to tenth aspects is used, a highly reliable combined heat and power system can be provided.

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、以下の実施形態によって本発明が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. In addition, this invention is not limited by the following embodiment.

(第1実施形態)
図1に示すように、本実施形態の熱電併給システム100(以下、CHPシステムと称する)は、ボイラー10、ランキンサイクル装置18、熱媒体回路30及び制御装置50を備えている。CHPシステム100は、ボイラー10で生成された熱エネルギーを使用して、温水及び電力を同時に又は独立して得ることができるように構成されている。「同時に」とは、温水を供給しながら電力も供給できるという意味である。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, a combined heat and power system 100 (hereinafter referred to as a CHP system) of the present embodiment includes a boiler 10, a Rankine cycle device 18, a heat medium circuit 30, and a control device 50. The CHP system 100 is configured so that hot water and electric power can be obtained simultaneously or independently using thermal energy generated by the boiler 10. “Simultaneously” means that electric power can be supplied while supplying hot water.

ボイラー10は、燃焼チャンバ12及び燃焼器14(combustor)を備えている。燃焼チャンバ12の上部には排気口が設けられている。燃焼器14は、燃焼ガスGを生成する熱源であり、燃焼チャンバ12の内部に配置されている。燃焼器14で生成された燃焼ガスGは、燃焼チャンバ12の内部空間を上に向かって進み、排気口を通って外部へと排出される。CHPシステム100の熱源として、燃焼ガスGを生成する燃焼器14を使用すれば、高温の熱エネルギーを容易に得ることができる。その結果、ランキンサイクル装置18の発電効率を向上させることができる。ボイラー10の内部には、送風機などの他の機器が配置されていてもよい。   The boiler 10 includes a combustion chamber 12 and a combustor 14. An exhaust port is provided in the upper part of the combustion chamber 12. The combustor 14 is a heat source that generates the combustion gas G, and is disposed inside the combustion chamber 12. The combustion gas G generated by the combustor 14 travels upward in the internal space of the combustion chamber 12 and is discharged to the outside through the exhaust port. If the combustor 14 that generates the combustion gas G is used as a heat source of the CHP system 100, high-temperature heat energy can be easily obtained. As a result, the power generation efficiency of the Rankine cycle device 18 can be improved. Other devices such as a blower may be disposed inside the boiler 10.

ボイラー10は、例えばガスボイラーである。ボイラー10がガスボイラーであるとき、燃焼器14には天然ガス、バイオガスなどの燃料ガスが供給される。燃焼器14は、燃料ガスを燃焼させることによって高温の燃焼ガスGを生成する。ただし、ボイラー10がペレットボイラーなどの他のボイラーであってもよい。この場合、燃焼器14には木質ペレットなどの固体燃料が供給される。   The boiler 10 is, for example, a gas boiler. When the boiler 10 is a gas boiler, the combustor 14 is supplied with a fuel gas such as natural gas or biogas. The combustor 14 generates high-temperature combustion gas G by burning fuel gas. However, the boiler 10 may be another boiler such as a pellet boiler. In this case, the combustor 14 is supplied with solid fuel such as wood pellets.

ランキンサイクル装置18は、主回路20、冷却路33及び制御弁35を備えている。主回路20は、膨張機21、凝縮器22、ポンプ23及び蒸発器24を有する。これらのコンポーネントが配管によって上記の順番で環状に接続されることによって、主回路20が形成されている。ランキンサイクル装置18は、さらに、再熱器25を備えている。   The Rankine cycle device 18 includes a main circuit 20, a cooling path 33, and a control valve 35. The main circuit 20 includes an expander 21, a condenser 22, a pump 23, and an evaporator 24. The main circuit 20 is formed by connecting these components in a ring shape in the above order by piping. The Rankine cycle device 18 further includes a reheater 25.

冷却路33は、ポンプ23の出口と蒸発器24の入口との間で主回路20から分岐し、蒸発器24に接続されている。冷却路33は、主回路20の配管と同じ内径を有する配管によって形成されうる。制御弁35は、冷却路33に設けられており、冷却路33における作動流体の流れ(流量)を制御する役割を担っている。制御弁35は、開度を変更することによって冷却路33における作動流体の流量を調節できる弁(流量制御弁)であってもよいし、開閉弁であってもよい。キャピラリチューブのような減圧部品と開閉弁との組み合わせを制御弁35として使用してもよい。制御弁35を開くと、ポンプ23から吐出された低温の作動流体が冷却路33を通じて蒸発器24に供給される。低温の作動流体は、蒸発器24において、高温の作動流体に混合される。これにより、蒸発器24を流れる作動流体の温度が下がる。すなわち、冷却路33は、蒸発器24を流れる作動流体をポンプ23から吐出された作動流体で冷却するように構成された流路である。   The cooling path 33 branches from the main circuit 20 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the evaporator 24 and is connected to the evaporator 24. The cooling path 33 can be formed by a pipe having the same inner diameter as the pipe of the main circuit 20. The control valve 35 is provided in the cooling path 33 and plays a role of controlling the flow (flow rate) of the working fluid in the cooling path 33. The control valve 35 may be a valve (flow control valve) that can adjust the flow rate of the working fluid in the cooling passage 33 by changing the opening degree, or may be an on-off valve. A combination of a pressure reducing component such as a capillary tube and an on-off valve may be used as the control valve 35. When the control valve 35 is opened, the low-temperature working fluid discharged from the pump 23 is supplied to the evaporator 24 through the cooling path 33. The low temperature working fluid is mixed with the high temperature working fluid in the evaporator 24. As a result, the temperature of the working fluid flowing through the evaporator 24 decreases. That is, the cooling path 33 is a flow path configured to cool the working fluid flowing through the evaporator 24 with the working fluid discharged from the pump 23.

冷却路33及び制御弁35を適切に使用すれば、作動流体が蒸発器24で過剰に加熱されることを防止できる。制御弁35によって、冷却路33における作動流体の流れが制御されうる。従って、蒸発器24を流れる作動流体が過剰に冷却されることも回避できる。その結果、作動流体の熱分解などの不具合を防止しつつ、所望の過熱度を有する作動流体を膨張機21に供給することが可能となる。高温の作動流体に低温の作動流体が混合されるので、蒸発器24の中で作動流体の温度を迅速に下げることができる。これにより、ランキンサイクル装置18の信頼性が高まる。   If the cooling passage 33 and the control valve 35 are appropriately used, it is possible to prevent the working fluid from being excessively heated by the evaporator 24. The flow of the working fluid in the cooling passage 33 can be controlled by the control valve 35. Therefore, it is possible to avoid the working fluid flowing through the evaporator 24 from being excessively cooled. As a result, a working fluid having a desired degree of superheat can be supplied to the expander 21 while preventing problems such as thermal decomposition of the working fluid. Since the low-temperature working fluid is mixed with the high-temperature working fluid, the temperature of the working fluid can be quickly lowered in the evaporator 24. Thereby, the reliability of Rankine cycle device 18 increases.

例えば、ボイラー10がペレットボイラーであるとき、燃焼ガスGの生成量を急に減らしたり、燃焼ガスGの温度を急に下げたりすることは難しい。また、作動流体を加熱するための熱流体として、工場の排気ガスが利用される可能性もある。排気ガスの温度を調節することは難しい。本実施形態によれば、高温の作動流体に低温の作動流体を混合することによって、蒸発器24の中で作動流体の温度を迅速に下げることができる。従って、本実施形態は、熱流体の種類、その生成方法などの影響を受けにくい。   For example, when the boiler 10 is a pellet boiler, it is difficult to suddenly reduce the amount of combustion gas G generated or to suddenly lower the temperature of the combustion gas G. Further, factory exhaust gas may be used as a thermal fluid for heating the working fluid. It is difficult to adjust the temperature of the exhaust gas. According to the present embodiment, the temperature of the working fluid can be quickly lowered in the evaporator 24 by mixing the low temperature working fluid with the high temperature working fluid. Therefore, this embodiment is not easily affected by the type of thermal fluid, the generation method thereof, and the like.

本実施形態において、冷却路33は、ポンプ23の出口と再熱器25の入口との間で主回路20から分岐している(分岐位置K1)。そのため、より低温の作動流体を蒸発器24に供給できる。ただし、冷却路33は、再熱器25の出口と蒸発器24の入口との間で主回路20から分岐していてもよい。   In the present embodiment, the cooling path 33 branches from the main circuit 20 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the reheater 25 (branching position K1). Therefore, a lower temperature working fluid can be supplied to the evaporator 24. However, the cooling path 33 may be branched from the main circuit 20 between the outlet of the reheater 25 and the inlet of the evaporator 24.

膨張機21は、作動流体を膨張させることによって作動流体の膨張エネルギーを回転動力に変換する。膨張機21の回転軸には、発電機26が接続されている。膨張機21によって発電機26が駆動される。膨張機21は、例えば、容積型又はターボ型の膨張機である。容積型の膨張機として、スクロール膨張機、ロータリ膨張機、スクリュー膨張機、往復膨張機などが挙げられる。ターボ型の膨張機は、いわゆる膨張タービンである。   The expander 21 converts the expansion energy of the working fluid into rotational power by expanding the working fluid. A generator 26 is connected to the rotating shaft of the expander 21. The generator 26 is driven by the expander 21. The expander 21 is, for example, a positive displacement or turbo expander. Examples of positive displacement expanders include scroll expanders, rotary expanders, screw expanders, and reciprocating expanders. The turbo expander is a so-called expansion turbine.

膨張機21として、容積型の膨張機が推奨される。一般に、容積型の膨張機は、ターボ型の膨張機よりも広範囲の回転数で高い膨張機効率を発揮する。例えば、高効率を維持したまま、定格回転数の半分以下の回転数で容積型の膨張機を運転することも可能である。つまり、高効率を維持したまま、発電量を定格発電量の半分以下に低下させることができる。容積型の膨張機はこのような特性を持っているので、容積型の膨張機を使用すれば熱需要の変化に伴う発電量の変化に柔軟に対応することができる。また、電力の需要の変化に対しても高効率を維持したまま発電量を増減できる。   As the expander 21, a positive displacement expander is recommended. In general, a positive displacement expander exhibits higher expander efficiency over a wider range of rotation speeds than a turbo expander. For example, a positive displacement expander can be operated at a rotational speed that is half or less than the rated rotational speed while maintaining high efficiency. That is, the power generation amount can be reduced to half or less of the rated power generation amount while maintaining high efficiency. Since the positive displacement expander has such characteristics, if the positive displacement expander is used, it is possible to flexibly cope with changes in the amount of power generated due to changes in heat demand. In addition, the amount of power generation can be increased or decreased while maintaining high efficiency in response to changes in power demand.

凝縮器22は、熱媒体回路30の中の水と膨張機21から吐出された作動流体とを熱交換させることによって、作動流体を冷却し、水を加熱する。凝縮器22として、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器などの公知の熱交換器を使用できる。凝縮器22の種類は、熱媒体回路30の中の熱媒体の種類に応じて適切に選択される。熱媒体回路30の中の熱媒体が水などの液体のとき、プレート式熱交換器又は二重管式熱交換器を凝縮器22に好適に使用できる。熱媒体回路30の中の熱媒体が空気などの気体のとき、フィンチューブ熱交換器を凝縮器22に好適に使用できる。   The condenser 22 cools the working fluid and heats the water by exchanging heat between the water in the heat medium circuit 30 and the working fluid discharged from the expander 21. As the condenser 22, a known heat exchanger such as a plate heat exchanger or a double tube heat exchanger can be used. The type of the condenser 22 is appropriately selected according to the type of the heat medium in the heat medium circuit 30. When the heat medium in the heat medium circuit 30 is a liquid such as water, a plate heat exchanger or a double pipe heat exchanger can be suitably used for the condenser 22. When the heat medium in the heat medium circuit 30 is a gas such as air, a finned tube heat exchanger can be suitably used for the condenser 22.

ポンプ23は、凝縮器22から流出した作動流体を吸い込んで加圧し、加圧された作動流体を蒸発器24に供給する。ポンプ23として、一般的な容積型又はターボ型のポンプを使用できる。容積型のポンプとして、ピストンポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプ、ロータリポンプなどが挙げられる。ターボ型のポンプとして、遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプなどが挙げられる。   The pump 23 sucks and pressurizes the working fluid flowing out from the condenser 22, and supplies the pressurized working fluid to the evaporator 24. As the pump 23, a general positive displacement type or turbo type pump can be used. Examples of the positive displacement pump include a piston pump, a gear pump, a vane pump, and a rotary pump. Examples of the turbo type pump include a centrifugal pump, a mixed flow pump, and an axial flow pump.

蒸発器24は、ボイラー10で生成された燃焼ガスGの熱エネルギーを吸収する熱交換器である。蒸発器24は、例えばフィンチューブ熱交換器であり、燃焼器14の真上に位置するように、ボイラー10の内部に配置されている。ボイラー10で生成された燃焼ガスGとランキンサイクル装置18の作動流体とが蒸発器24において熱交換する。これにより、作動流体が加熱され、蒸発する。   The evaporator 24 is a heat exchanger that absorbs thermal energy of the combustion gas G generated by the boiler 10. The evaporator 24 is, for example, a fin tube heat exchanger, and is disposed inside the boiler 10 so as to be positioned directly above the combustor 14. The combustion gas G generated in the boiler 10 and the working fluid of the Rankine cycle device 18 exchange heat in the evaporator 24. As a result, the working fluid is heated and evaporated.

再熱器25は、ポンプ23の出口と蒸発器24の入口との間の主回路20を流れる作動流体と、膨張機21の出口と凝縮器22の入口との間の主回路20を流れる作動流体とを熱交換させる。再熱器25は、ランキンサイクル装置18の発電効率を向上させる。再熱器25として、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器などの公知の熱交換器を使用できる。   The reheater 25 operates through the main circuit 20 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the evaporator 24 and through the main circuit 20 between the outlet of the expander 21 and the inlet of the condenser 22. Heat exchange with fluid. The reheater 25 improves the power generation efficiency of the Rankine cycle device 18. As the reheater 25, a known heat exchanger such as a plate heat exchanger or a double tube heat exchanger can be used.

ランキンサイクル装置18の作動流体として、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、R−1234ze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。作動流体として、水、二酸化炭素、アンモニアなどの無機作動流体を使用できる可能性もある。   An organic working fluid can be suitably used as the working fluid of the Rankine cycle device 18. Organic working fluids include halogenated hydrocarbons, hydrocarbons, alcohols and the like. Examples of the halogenated hydrocarbon include R-123, R-245fa, R-1234ze, and the like. 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. There is a possibility that an inorganic working fluid such as water, carbon dioxide, or ammonia can be used as the working fluid.

熱媒体回路30は、凝縮器22においてランキンサイクル装置18の作動流体を冷却する低温熱源としての水(熱媒体)が流れる回路であり、凝縮器22に接続されている。熱媒体回路30の中の水は、膨張機21から吐出された作動流体によって加熱される。熱媒体回路30には、ポンプ31及び放熱器32が設けられている。放熱器32は、例えば、室内の床暖房設備の一部である。凝縮器22で作られた温水がポンプ31によって放熱器32に供給され、室内の暖房に使用される。つまり、本実施形態では、熱媒体回路30は温水暖房回路である。市水を凝縮器22で加熱する場合には、凝縮器22で作られた温水を給湯に使用することもできる。作動流体の低温排熱を有効利用することによって、ランキンサイクル装置18の総合熱効率を向上させることができる。   The heat medium circuit 30 is a circuit through which water (heat medium) as a low-temperature heat source for cooling the working fluid of the Rankine cycle device 18 flows in the condenser 22, and is connected to the condenser 22. Water in the heat medium circuit 30 is heated by the working fluid discharged from the expander 21. The heat medium circuit 30 is provided with a pump 31 and a radiator 32. The radiator 32 is, for example, a part of an indoor floor heating facility. Hot water produced by the condenser 22 is supplied to the radiator 32 by the pump 31 and used for indoor heating. That is, in this embodiment, the heat medium circuit 30 is a hot water heating circuit. When the city water is heated by the condenser 22, the hot water produced by the condenser 22 can be used for hot water supply. By effectively utilizing the low-temperature exhaust heat of the working fluid, the overall thermal efficiency of the Rankine cycle device 18 can be improved.

本実施形態のように、熱媒体回路30を通じて加熱されるべき熱媒体が水、ブラインなどの液体のとき、熱媒体回路30は配管にて形成されうる。これに対し、熱媒体回路30を通じて加熱されるべき熱媒体が空気などの気体のとき、熱媒体回路30は気体を流すための風路又はダクトにて形成されうる。凝縮器22で作られた温風が室内に供給され、室内の暖房に使用される。   As in this embodiment, when the heat medium to be heated through the heat medium circuit 30 is a liquid such as water or brine, the heat medium circuit 30 can be formed by piping. On the other hand, when the heat medium to be heated through the heat medium circuit 30 is a gas such as air, the heat medium circuit 30 can be formed by an air passage or a duct for flowing the gas. Hot air produced by the condenser 22 is supplied indoors and used for indoor heating.

熱媒体回路30で生成された温水は、シャワー、蛇口、貯湯タンクなどの他の設備にも供給されうる。すなわち、熱媒体回路30は、低温の温水を再加熱する目的で使用されてもよいし、市水を加熱する目的で使用されてもよい。なお、CHPシステム100は、温水の供給を停止して電力のみを供給できるように構成されていてもよい。   The hot water generated in the heat medium circuit 30 can be supplied to other facilities such as a shower, a faucet, and a hot water storage tank. That is, the heat medium circuit 30 may be used for the purpose of reheating low temperature hot water, or may be used for the purpose of heating city water. Note that the CHP system 100 may be configured to stop supplying hot water and supply only electric power.

制御装置50は、ポンプ23、ポンプ31、燃焼器14、発電機26、制御弁35などの制御対象を制御する。制御装置50として、A/D変換回路、入出力回路、演算回路、記憶装置などを含むDSP(Digital Signal Processor)を使用できる。制御装置50には、CHPシステム100を適切に運転するためのプログラムが格納されている。   The control device 50 controls controlled objects such as the pump 23, the pump 31, the combustor 14, the generator 26, and the control valve 35. As the control device 50, a DSP (Digital Signal Processor) including an A / D conversion circuit, an input / output circuit, an arithmetic circuit, a storage device and the like can be used. The control device 50 stores a program for appropriately operating the CHP system 100.

ランキンサイクル装置18は、さらに、圧力センサ38及び温度センサ39を備えている。圧力センサ38は、ポンプ23の出口付近に配置されている。主回路20において作動流体が最も高い圧力を示す場所はポンプ23の出口である。圧力センサ38によって、ポンプ23から吐出された作動流体の圧力、すなわち、ランキンサイクルの高圧側の圧力が検出される。圧力センサ38によって検出された圧力は、ランキンサイクルにおける作動流体の最高圧力である。温度センサ39は、蒸発器24の出口付近に配置されている。温度センサ39によって、蒸発器24から流出した作動流体の温度が検出される。温度センサ39によって検出された温度は、ランキンサイクルにおける作動流体の最高温度である。圧力センサ38及び温度センサ39の検出信号は、制御装置50に入力される。   The Rankine cycle device 18 further includes a pressure sensor 38 and a temperature sensor 39. The pressure sensor 38 is disposed near the outlet of the pump 23. The place where the working fluid exhibits the highest pressure in the main circuit 20 is the outlet of the pump 23. The pressure sensor 38 detects the pressure of the working fluid discharged from the pump 23, that is, the pressure on the high pressure side of the Rankine cycle. The pressure detected by the pressure sensor 38 is the maximum pressure of the working fluid in the Rankine cycle. The temperature sensor 39 is disposed near the outlet of the evaporator 24. A temperature sensor 39 detects the temperature of the working fluid flowing out of the evaporator 24. The temperature detected by the temperature sensor 39 is the maximum temperature of the working fluid in the Rankine cycle. Detection signals from the pressure sensor 38 and the temperature sensor 39 are input to the control device 50.

圧力センサ38は、ポンプ23の出口と蒸発器24の入口との間で主回路20に配置されている。詳細には、圧力センサ38は、分岐位置K1と再熱器25の入口との間で主回路20に配置されている。分岐位置K1は、冷却路33の上流端に対応する位置である。ただし、圧力センサ38は、再熱器25の出口と蒸発器24の入口との間で主回路20に配置されていてもよい。温度センサ39は、詳細には、蒸発器24の出口と膨張機21の入口との間で主回路20に配置されている。燃焼ガスGの影響を避けるために、温度センサ39は、ボイラー10の外部に位置していることが望ましい。   The pressure sensor 38 is disposed in the main circuit 20 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the evaporator 24. Specifically, the pressure sensor 38 is disposed in the main circuit 20 between the branch position K1 and the inlet of the reheater 25. The branch position K1 is a position corresponding to the upstream end of the cooling path 33. However, the pressure sensor 38 may be disposed in the main circuit 20 between the outlet of the reheater 25 and the inlet of the evaporator 24. Specifically, the temperature sensor 39 is disposed in the main circuit 20 between the outlet of the evaporator 24 and the inlet of the expander 21. In order to avoid the influence of the combustion gas G, it is desirable that the temperature sensor 39 is located outside the boiler 10.

制御弁35は、温度センサ39によって検出された温度に基づいて制御される。具体的には、温度センサ39によって検出された温度に基づいて、制御弁35が開閉される。あるいは、温度センサ39によって検出された温度に基づいて、制御弁35の開度が調節される。温度センサ39によって検出された温度は、ランキンサイクルにおける最高温度である。従って、温度センサ39によって検出された温度が所定の上限温度を越えた場合に、制御弁35を開き、冷却路33を通じて、ポンプ23から吐出された低温の作動流体を蒸発器24に供給することができる。これにより、蒸発器24で作動流体が過剰に加熱されることを防止できる。このような制御は非常にシンプルなので、ランキンサイクル装置18の信頼性を確保する観点で優れている。また、制御装置50の負荷も軽くなる。「上限温度」は、作動流体の熱分解などの不具合を防止するために、十分に低い温度に設定される。例えば、作動流体がR−245faであるとき、上限温度を200℃付近に設定することができる。   The control valve 35 is controlled based on the temperature detected by the temperature sensor 39. Specifically, the control valve 35 is opened and closed based on the temperature detected by the temperature sensor 39. Alternatively, the opening degree of the control valve 35 is adjusted based on the temperature detected by the temperature sensor 39. The temperature detected by the temperature sensor 39 is the highest temperature in the Rankine cycle. Therefore, when the temperature detected by the temperature sensor 39 exceeds the predetermined upper limit temperature, the control valve 35 is opened, and the low-temperature working fluid discharged from the pump 23 is supplied to the evaporator 24 through the cooling path 33. Can do. Thereby, it is possible to prevent the working fluid from being excessively heated in the evaporator 24. Since such control is very simple, it is excellent in terms of ensuring the reliability of the Rankine cycle device 18. Further, the load on the control device 50 is reduced. The “upper limit temperature” is set to a sufficiently low temperature in order to prevent problems such as thermal decomposition of the working fluid. For example, when the working fluid is R-245fa, the upper limit temperature can be set to around 200 ° C.

次に、蒸発器24の詳細な構造を説明する。   Next, the detailed structure of the evaporator 24 will be described.

図2Aに示すように、本実施形態において、蒸発器24は、複数のフィン27及び複数の伝熱管28を有するフィンチューブ熱交換器である。複数のフィン27は、それらの表面及び裏面が鉛直方向に平行となるように、水平方向に配列されている。フィン27とフィン27との間に形成された空間が燃焼ガスG(高温流体)の排気経路を形成している。複数の伝熱管28は、作動流体と熱交換するべき燃焼ガスGの流れ方向(高さ方向)において複数の段で並べられている。複数の伝熱管28は、それらの伝熱管28の長手方向の両端に設けられた複数のベンド管29によって1つの流路をなすように互いに接続されている。ただし、全ての伝熱管28によって単一の流路が形成されていることは必須ではない。分配器などの公知の部品を使用することによって、2以上の流路が並列に形成されていてもよい。   As shown in FIG. 2A, in this embodiment, the evaporator 24 is a finned tube heat exchanger having a plurality of fins 27 and a plurality of heat transfer tubes 28. The plurality of fins 27 are arranged in the horizontal direction so that their front and back surfaces are parallel to the vertical direction. A space formed between the fin 27 and the fin 27 forms an exhaust path for the combustion gas G (high temperature fluid). The plurality of heat transfer tubes 28 are arranged in a plurality of stages in the flow direction (height direction) of the combustion gas G to be heat-exchanged with the working fluid. The plurality of heat transfer tubes 28 are connected to each other so as to form one flow path by a plurality of bend tubes 29 provided at both ends in the longitudinal direction of the heat transfer tubes 28. However, it is not essential that a single flow path is formed by all the heat transfer tubes 28. Two or more flow paths may be formed in parallel by using a known component such as a distributor.

作動流体は、蒸発器24に流入した直後において液相状態であり、最も低い温度を示す。蒸発器24を入口から出口に向かって流れ、燃焼ガスGによって加熱されるにつれて、作動流体は蒸発する。蒸発器24の出口において、作動流体は気相状態であり、その温度は最も高い。詳細には、蒸発器24の出口に近ければ近いほど作動流体の温度は高い。蒸発器24において燃焼ガスGと作動流体との間で過剰な熱交換が起こると、蒸発器24の出口の近くで作動流体の温度が上がりすぎる。その結果、作動流体の熱分解、潤滑油の劣化などの不具合を招く可能性がある。このような問題に対処するために、ランキンサイクル装置18では、冷却路33及び制御弁35が使用される。   The working fluid is in a liquid phase immediately after flowing into the evaporator 24 and exhibits the lowest temperature. As the evaporator 24 flows from the inlet toward the outlet and is heated by the combustion gas G, the working fluid evaporates. At the outlet of the evaporator 24, the working fluid is in the gas phase and its temperature is the highest. Specifically, the closer to the outlet of the evaporator 24, the higher the temperature of the working fluid. If excessive heat exchange occurs between the combustion gas G and the working fluid in the evaporator 24, the temperature of the working fluid becomes too high near the outlet of the evaporator 24. As a result, problems such as thermal decomposition of the working fluid and deterioration of the lubricating oil may occur. In order to cope with such a problem, the Rankine cycle device 18 uses the cooling path 33 and the control valve 35.

図2Aに示すように、蒸発器24は、上流部分24s及び下流部分24tによって構成されている。上流部分24sは、当該蒸発器24の入口から出口までの流路の中間点を基準として、入口に相対的に近い部分である。下流部分24tは、上記中間点を基準として、出口に相対的に近い部分である。冷却路33は、下流部分24tに接続されている。作動流体は、下流部分24tにおいて過剰に加熱されることが推測される。下流部分24tに冷却路33が接続されている場合には、作動流体の過剰な加熱が発生していることが予測される部分に低温の作動流体を的確に供給できる。   As shown in FIG. 2A, the evaporator 24 includes an upstream portion 24s and a downstream portion 24t. The upstream portion 24 s is a portion that is relatively close to the inlet with reference to the midpoint of the flow path from the inlet to the outlet of the evaporator 24. The downstream portion 24t is a portion that is relatively close to the outlet with respect to the intermediate point. The cooling path 33 is connected to the downstream portion 24t. It is assumed that the working fluid is overheated in the downstream portion 24t. When the cooling path 33 is connected to the downstream portion 24t, the low-temperature working fluid can be accurately supplied to a portion where excessive heating of the working fluid is predicted to occur.

蒸発器24は、作動流体を加熱するための燃焼ガスGの流路に配置されている。本実施形態では、燃焼チャンバ12の内部空間によって燃焼ガスGの流路が形成されている。また、蒸発器24は、燃焼ガスGに接触しないように燃焼チャンバ12の内部空間から隔離された場所に位置している隔離部24aを有する。隔離部24aは、典型的には、燃焼チャンバ12の外に位置している。冷却路33が隔離部24aに接続されている。隔離部24aは、燃焼チャンバ12の外まで延びている2本(複数)の伝熱管28と、2本の伝熱管28を接続している少なくとも1つのベンド管29とで構成されている。隔離部24aにおけるベンド管29に冷却路33が接続されている。ポンプ23から吐出された作動流体は、冷却路33を通じて、再熱器25及び蒸発器24の上流部分24sを迂回して蒸発器24の隔離部24aに供給される。これにより、蒸発器24を流れる作動流体を冷却することができる。   The evaporator 24 is disposed in the flow path of the combustion gas G for heating the working fluid. In the present embodiment, the flow path of the combustion gas G is formed by the internal space of the combustion chamber 12. Further, the evaporator 24 has an isolation part 24 a located at a location isolated from the internal space of the combustion chamber 12 so as not to contact the combustion gas G. The isolator 24 a is typically located outside the combustion chamber 12. The cooling path 33 is connected to the isolation part 24a. The isolation part 24 a is composed of two (a plurality of) heat transfer tubes 28 extending to the outside of the combustion chamber 12 and at least one bend tube 29 connecting the two heat transfer tubes 28. A cooling path 33 is connected to the bend pipe 29 in the isolation part 24a. The working fluid discharged from the pump 23 is supplied to the separator 24 a of the evaporator 24, bypassing the reheater 25 and the upstream portion 24 s of the evaporator 24 through the cooling path 33. Thereby, the working fluid flowing through the evaporator 24 can be cooled.

隔離部24aは、蒸発器24の出口の近くに位置している。本実施形態において、隔離部24aは、蒸発器24の下流部分24tに含まれている。詳細には、蒸発器24の最も下流側の段の伝熱管28に低温の作動流体が注入されるように、蒸発器24における隔離部24aの位置が定められている。作動流体の温度は、蒸発器24の出口に近い位置で急激に上昇する。従って、蒸発器24の出口の近くに隔離部24aが位置していると、作動流体が過剰に加熱されることを効果的に防止できる。   The isolation part 24 a is located near the outlet of the evaporator 24. In the present embodiment, the isolation portion 24 a is included in the downstream portion 24 t of the evaporator 24. Specifically, the position of the isolation portion 24 a in the evaporator 24 is determined so that the low-temperature working fluid is injected into the heat transfer tube 28 at the most downstream stage of the evaporator 24. The temperature of the working fluid rises rapidly at a position close to the outlet of the evaporator 24. Therefore, if the isolation part 24a is located near the outlet of the evaporator 24, it is possible to effectively prevent the working fluid from being heated excessively.

制御弁35が閉じているとき、冷却路33の下流端と制御弁35との間で冷却路33に作動流体が滞留する。本実施形態では、隔離部24aが燃焼チャンバ12の外に位置しているので、燃焼ガスGは隔離部24aに直接接触できない。つまり、隔離部24aは燃焼ガスGによって直接加熱されず、冷却路33に滞留した作動流体も燃焼ガスGによって直接加熱されない。従って、冷却路33において作動流体の温度が上がりすぎることを防止できる。   When the control valve 35 is closed, the working fluid stays in the cooling path 33 between the downstream end of the cooling path 33 and the control valve 35. In this embodiment, since the isolation part 24a is located outside the combustion chamber 12, the combustion gas G cannot directly contact the isolation part 24a. That is, the separator 24 a is not directly heated by the combustion gas G, and the working fluid retained in the cooling path 33 is not directly heated by the combustion gas G. Therefore, it is possible to prevent the temperature of the working fluid from rising excessively in the cooling path 33.

ただし、蒸発器24の一部が燃焼チャンバ12の外に位置していることは必須ではない。燃焼チャンバ12の内部において蒸発器24に冷却路33が合流していてもよい。図2Bに示すように、隔離部24aが燃焼チャンバ12の内部に位置しているとき、隔離部24aが隔壁12aで覆われていてもよい。隔壁12aは、燃焼ガスGが冷却路33に直接接触することを妨げる又は阻止する。このような構成によれば、冷却路33が燃焼チャンバ12の外で蒸発器24に接続されている場合と同じ効果が得られる。   However, it is not essential that a part of the evaporator 24 is located outside the combustion chamber 12. A cooling path 33 may join the evaporator 24 inside the combustion chamber 12. As shown in FIG. 2B, when the isolation part 24a is located inside the combustion chamber 12, the isolation part 24a may be covered with the partition wall 12a. The partition wall 12 a prevents or prevents the combustion gas G from coming into direct contact with the cooling path 33. According to such a configuration, the same effect as when the cooling path 33 is connected to the evaporator 24 outside the combustion chamber 12 can be obtained.

次に、図3のフローチャートを参照しつつ、制御装置50によって実行される制御を説明する。図3のフローチャートは、蒸発器24を流れる作動流体が過剰に加熱されることを防止するための制御を表している。この制御は、例えば、ランキンサイクル装置18の運転開始とともに実行される。   Next, the control executed by the control device 50 will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 3 represents control for preventing the working fluid flowing through the evaporator 24 from being heated excessively. This control is executed, for example, with the start of operation of the Rankine cycle device 18.

まず、温度センサ39によって作動流体の温度Thを検出する(ステップS1)。温度Thは、蒸発器24の出口における作動流体の温度であり、主回路20における作動流体の最高温度である。次に、検出された温度Thに基づき、作動流体が蒸発器24で過剰に加熱されているかどうかを判断する(ステップS2)。具体的には、検出された温度Thが上限以上かどうかを判断する。先に説明したように、温度Thの上限は、作動流体の熱分解などの不具合を防止するのに十分に低い温度に設定される。温度Thが上限以上である場合、すなわち、作動流体の温度Thが高すぎる場合には、蒸発器24を流れる作動流体の温度を下げるための制御を行う。   First, the temperature Th of the working fluid is detected by the temperature sensor 39 (step S1). The temperature Th is the temperature of the working fluid at the outlet of the evaporator 24 and is the highest temperature of the working fluid in the main circuit 20. Next, based on the detected temperature Th, it is determined whether the working fluid is excessively heated by the evaporator 24 (step S2). Specifically, it is determined whether the detected temperature Th is equal to or higher than the upper limit. As described above, the upper limit of the temperature Th is set to a sufficiently low temperature to prevent problems such as thermal decomposition of the working fluid. When the temperature Th is equal to or higher than the upper limit, that is, when the temperature Th of the working fluid is too high, control for lowering the temperature of the working fluid flowing through the evaporator 24 is performed.

蒸発器24を流れる作動流体の温度を下げるための制御を行う前に、圧力センサ38によってポンプ23の出口における作動流体の圧力Phを検出する。必要に応じて、ポンプ23の回転数fp(運転周波数)及び膨張機21の回転数fe(運転周波数)を制御装置50において把握する(ステップS3)。   Before the control for lowering the temperature of the working fluid flowing through the evaporator 24 is performed, the pressure Ph of the working fluid at the outlet of the pump 23 is detected by the pressure sensor 38. As necessary, the controller 50 grasps the rotational speed fp (operating frequency) of the pump 23 and the rotational speed fe (operating frequency) of the expander 21 (step S3).

次に、蒸発器24を流れる作動流体の温度を下げるための制御として、燃焼器14の燃焼熱量を下げる(ステップS4)。燃焼熱量を下げるための方法としては、燃焼器14への燃料の供給量を減らすことが挙げられる。ボイラー10の内部に送風機が設けられている場合には、送風量を減らすことによって燃焼熱量を下げることができる。   Next, as a control for lowering the temperature of the working fluid flowing through the evaporator 24, the amount of combustion heat of the combustor 14 is lowered (step S4). As a method for reducing the amount of combustion heat, it is possible to reduce the amount of fuel supplied to the combustor 14. When a blower is provided in the boiler 10, the amount of combustion heat can be reduced by reducing the amount of air blown.

次に、ポンプ23の回転数fpが上限未満かどうかを判断する(ステップS5)。ポンプ23の回転数fpが上限未満の場合には、ポンプ23の回転数を上げて、主回路20における作動流体の循環量を増やす(ステップS6)。作動流体の循環量を増やすことによって、制御弁35を開いたときに、蒸発器24の入口に供給される作動流体の量が大幅に減少することを回避できる。このようにすれば、隔離部24aよりも上流側で作動流体が過剰に加熱されることを防止できる。   Next, it is determined whether the rotation speed fp of the pump 23 is less than the upper limit (step S5). If the rotational speed fp of the pump 23 is less than the upper limit, the rotational speed of the pump 23 is increased to increase the circulation amount of the working fluid in the main circuit 20 (step S6). By increasing the circulation amount of the working fluid, it is possible to avoid a significant decrease in the amount of working fluid supplied to the inlet of the evaporator 24 when the control valve 35 is opened. In this way, it is possible to prevent the working fluid from being heated excessively upstream of the isolation part 24a.

なお、ポンプ23の回転数を上げることによって作動流体の循環量を増やすと、膨張機21に流入する作動流体の量も増える。その結果、膨張機21の回転数が上がる。膨張機21の回転数が上限を超えることは膨張機21の信頼性を低下させる要因となる。従って、ステップS7において、膨張機21の回転数feが上限よりも大きいかどうかを判断する。膨張機21の回転数feが上限よりも大きい場合には、膨張機21の回転数を下げる(ステップS8)。膨張機21の回転数を下げるための方法としては、発電機26の負荷を増やすことが挙げられる。また、膨張機21をバイパスするバイパス流路と、バイパス流路に配置された流量制御弁とが設けられていてもよい。流量制御弁を制御することによってバイパス流路に作動流体を流せば、膨張機21の回転数feを下げることができる。なお、ポンプ23の回転数fpの上限は、例えばポンプ23の原動機の容量を考慮して設定される。膨張機21の回転数feの上限は、膨張機21の信頼性を確保するのに十分に低い回転数に設定される。   In addition, if the circulation amount of the working fluid is increased by increasing the rotation speed of the pump 23, the amount of the working fluid flowing into the expander 21 is also increased. As a result, the rotation speed of the expander 21 increases. If the rotation speed of the expander 21 exceeds the upper limit, it becomes a factor that reduces the reliability of the expander 21. Accordingly, in step S7, it is determined whether or not the rotational speed fe of the expander 21 is larger than the upper limit. When the rotational speed fe of the expander 21 is larger than the upper limit, the rotational speed of the expander 21 is decreased (step S8). As a method for reducing the rotation speed of the expander 21, increasing the load on the generator 26 can be mentioned. Moreover, the bypass flow path which bypasses the expander 21 and the flow control valve arrange | positioned at the bypass flow path may be provided. If the working fluid is caused to flow through the bypass flow path by controlling the flow rate control valve, the rotational speed fe of the expander 21 can be lowered. The upper limit of the rotation speed fp of the pump 23 is set in consideration of the capacity of the prime mover of the pump 23, for example. The upper limit of the rotational speed fe of the expander 21 is set to a sufficiently low rotational speed to ensure the reliability of the expander 21.

ポンプ23の回転数及び膨張機21の回転数を調節した後、制御弁35を開く(ステップS9)。これにより、低温の作動流体が蒸発器24の隔離部24aに供給され、蒸発器24の出口の近くの部分を流れる作動流体の温度を下げることができる。制御弁35の開度は、例えば全開である。制御弁35を全開にすることによって、作動流体が過剰に加熱される可能性のある状況をいち早く脱することができる。つまり、ランキンサイクル装置18の信頼性を高めることができる。ただし、制御弁35を全開にすることは必須ではない。例えば、設定された上限温度が十分に低い場合には、制御弁35の開度を段階的に増やしてもよい。   After adjusting the rotational speed of the pump 23 and the rotational speed of the expander 21, the control valve 35 is opened (step S9). Thereby, a low-temperature working fluid is supplied to the isolation part 24a of the evaporator 24, and the temperature of the working fluid which flows through the part near the exit of the evaporator 24 can be lowered. The opening degree of the control valve 35 is, for example, fully open. By fully opening the control valve 35, the situation in which the working fluid may be excessively heated can be quickly removed. That is, the reliability of the Rankine cycle device 18 can be increased. However, it is not essential to fully open the control valve 35. For example, when the set upper limit temperature is sufficiently low, the opening degree of the control valve 35 may be increased stepwise.

冷却路33を通じて低温の作動流体を蒸発器24に供給すると、蒸発器24の大部分をバイパスして蒸発器24の出口に到達する作動流体の量が増える。その結果、蒸発器24の出口における作動流体の温度Thが下がりすぎる可能性がある。蒸発器24の出口における作動流体の温度Thが低すぎると、膨張機21の理論回収動力が低下する。従って、温度センサ39によって作動流体の温度Thを検出し、検出結果に基づき、制御弁35の開度を変更する(ステップS10〜S14)。具体的には、温度センサ39によって検出された温度Thを確認しながら、制御弁35の開度を段階的に減らす(ステップS13)。   When the low-temperature working fluid is supplied to the evaporator 24 through the cooling passage 33, the amount of the working fluid that bypasses most of the evaporator 24 and reaches the outlet of the evaporator 24 increases. As a result, the temperature Th of the working fluid at the outlet of the evaporator 24 may be too low. When the temperature Th of the working fluid at the outlet of the evaporator 24 is too low, the theoretical recovery power of the expander 21 is lowered. Therefore, the temperature Th of the working fluid is detected by the temperature sensor 39, and the opening degree of the control valve 35 is changed based on the detection result (steps S10 to S14). Specifically, the opening degree of the control valve 35 is gradually reduced while checking the temperature Th detected by the temperature sensor 39 (step S13).

ステップS10〜ステップS14の処理を繰り返すと、制御弁35の開度が段階的に減少し、これに伴って、冷却路33の作動流体の流量が段階的に減少する。ただし、ステップS11において、温度センサ39によって上限よりも高い温度Thが検出された場合には、制御弁35の開度を減らす処理を中止し、ステップS3に戻る。   When the processing of Step S10 to Step S14 is repeated, the opening degree of the control valve 35 is decreased stepwise, and accordingly, the flow rate of the working fluid in the cooling passage 33 is decreased stepwise. However, if the temperature sensor 39 detects a temperature Th higher than the upper limit in step S11, the process of reducing the opening of the control valve 35 is stopped, and the process returns to step S3.

温度センサ39によって検出された温度Thが上限と下限との間にあり、かつ制御弁35が完全に閉じられた後、通常の制御に戻る。このように、温度センサ39によって蒸発器24の出口における作動流体の温度Thを監視し続けることによって、蒸発器24で作動流体が過剰に加熱されることを防止できる。   After the temperature Th detected by the temperature sensor 39 is between the upper limit and the lower limit and the control valve 35 is completely closed, the control returns to normal control. As described above, by continuously monitoring the temperature Th of the working fluid at the outlet of the evaporator 24 by the temperature sensor 39, it is possible to prevent the working fluid from being excessively heated in the evaporator 24.

以下、CHPシステムの他の実施形態を説明する。図1に示すCHPシステム100と以下の実施形態とで共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。すなわち、各実施形態に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、他の実施形態にも適用されうる。   Hereinafter, other embodiments of the CHP system will be described. Elements common to the CHP system 100 shown in FIG. 1 and the following embodiments are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. That is, the description regarding each embodiment can be applied to other embodiments as long as there is no technical contradiction.

(第2実施形態)
図4に示すように、本実施形態のCHPシステム200のランキンサイクル装置18Bでは、蒸発器24を流れる作動流体と冷却路33を流れる作動流体とが熱交換することによって、蒸発器24を流れる作動流体が冷却される。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 4, in the Rankine cycle device 18B of the CHP system 200 of the present embodiment, the operation fluid flowing through the evaporator 24 by heat exchange between the working fluid flowing through the evaporator 24 and the working fluid flowing through the cooling passage 33. The fluid is cooled.

冷却路33は、上流部分33a、熱交換部33c及び下流部分33bによって構成されている。上流部分33aは、ポンプ23の出口と蒸発器24の入口との間の分岐位置K1において主回路20に接続された一端と、熱交換部33cに接続された他端とを有する。下流部分33bは、熱交換部33cに接続された一端と、膨張機21の出口と凝縮器22の入口との間の合流位置K2において主回路20に接続された他端とを有する。熱交換部33cは、ポンプ23から吐出された作動流体と蒸発器24を流れる作動流体とを熱交換させることによって、蒸発器24を流れる作動流体を間接的に冷却する。第1実施形態によれば、低温の作動流体が高温の作動流体に混合される。これに対し、本実施形態では、熱交換部33cにおいて熱が移動するだけである。従って、第1実施形態の方法に比べて、ポンプ23から吐出された作動流体を用いた冷却を開始した後にランキンサイクル装置18Bの制御が定常制御に移行しやすい可能性がある。   The cooling path 33 includes an upstream portion 33a, a heat exchange portion 33c, and a downstream portion 33b. The upstream portion 33a has one end connected to the main circuit 20 at the branch position K1 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the evaporator 24, and the other end connected to the heat exchange unit 33c. The downstream portion 33b has one end connected to the heat exchanging portion 33c and the other end connected to the main circuit 20 at a joining position K2 between the outlet of the expander 21 and the inlet of the condenser 22. The heat exchanging unit 33 c indirectly cools the working fluid flowing through the evaporator 24 by exchanging heat between the working fluid discharged from the pump 23 and the working fluid flowing through the evaporator 24. According to the first embodiment, the low temperature working fluid is mixed with the high temperature working fluid. On the other hand, in this embodiment, heat only moves in the heat exchanging portion 33c. Therefore, as compared with the method of the first embodiment, there is a possibility that the control of the Rankine cycle device 18B is likely to shift to the steady control after the cooling using the working fluid discharged from the pump 23 is started.

冷却路33には、制御弁35が配置されている。詳細には、制御弁35は、上流部分33aに配置されている。この配置は、制御弁35を閉じているときに冷却路33に滞留する作動流体の量を減らすのに有利である。ただし、制御弁35は、下流部分33bに配置されていてもよい。   A control valve 35 is disposed in the cooling path 33. Specifically, the control valve 35 is disposed in the upstream portion 33a. This arrangement is advantageous in reducing the amount of working fluid that remains in the cooling passage 33 when the control valve 35 is closed. However, the control valve 35 may be disposed in the downstream portion 33b.

図5に示すように、本実施形態においても、蒸発器24は、燃焼チャンバ12の外に位置している隔離部24bを有する。冷却路33の熱交換部33cも燃焼チャンバ12の外に位置している。これにより、冷却路33の中の作動流体が燃焼ガスGによって直接加熱されることを回避できる。蒸発器24の隔離部24bは、冷却路33の熱交換部33cに接している。隔離部24bは、蒸発器24の下流部分24tに含まれている。隔離部24bで冷却された作動流体が蒸発器24の最も下流側の段の伝熱管28に流入するように、隔離部24bは、蒸発器24の最も下流側の段の伝熱管28に連通している。このような位置に隔離部24bが形成されているので、作動流体が過剰に加熱されることを効果的に防止できる。   As shown in FIG. 5, also in the present embodiment, the evaporator 24 has a separating portion 24 b located outside the combustion chamber 12. The heat exchanging portion 33 c of the cooling path 33 is also located outside the combustion chamber 12. Thereby, it can avoid that the working fluid in the cooling path 33 is directly heated by the combustion gas G. The isolation part 24 b of the evaporator 24 is in contact with the heat exchange part 33 c of the cooling path 33. The isolation part 24 b is included in the downstream part 24 t of the evaporator 24. The separator 24b communicates with the heat transfer tube 28 at the most downstream stage of the evaporator 24 so that the working fluid cooled by the separator 24b flows into the heat transfer tube 28 at the most downstream stage of the evaporator 24. ing. Since the isolation part 24b is formed at such a position, it is possible to effectively prevent the working fluid from being heated excessively.

冷却路33の熱交換部33c及び蒸発器24の隔離部24bの構造は特に限定されない。熱交換部33c及び隔離部24bによって、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器などの公知の熱交換器の構造が形成されていてもよい。また、熱交換部33c及び隔離部24bは、図6に示す構造を有していてもよい。図6の例において、熱交換部33cは、隔離部24bにらせん状に巻き付けられた配管である。隔離部24bは、例えば、熱交換部33cよりも大きい内径を有する配管によって形成されている。   The structure of the heat exchange part 33c of the cooling path 33 and the isolation part 24b of the evaporator 24 is not particularly limited. The heat exchange part 33c and the isolation part 24b may form a known heat exchanger structure such as a plate heat exchanger or a double tube heat exchanger. Moreover, the heat exchange part 33c and the isolation part 24b may have the structure shown in FIG. In the example of FIG. 6, the heat exchanging part 33c is a pipe wound in a spiral shape around the isolation part 24b. The isolation | separation part 24b is formed by piping which has an internal diameter larger than the heat exchange part 33c, for example.

図4に示すように、本実施形態において、冷却路33は、膨張機21の出口と凝縮器22の入口との間で主回路20に合流している。分岐位置K1の圧力は高く、合流位置K2の圧力は低い。つまり、膨張機21の出口と凝縮器22の入口との間で冷却路33が主回路20に接続されていると、制御弁35を開くことによって作動流体が冷却路33にスムーズに流れる。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the cooling path 33 joins the main circuit 20 between the outlet of the expander 21 and the inlet of the condenser 22. The pressure at the branch position K1 is high, and the pressure at the merge position K2 is low. That is, when the cooling path 33 is connected to the main circuit 20 between the outlet of the expander 21 and the inlet of the condenser 22, the working fluid flows smoothly into the cooling path 33 by opening the control valve 35.

詳細には、冷却路33は、膨張機21の出口と再熱器25の入口との間で主回路20に合流している(合流位置K2)。冷却路33は、再熱器25の出口と凝縮器22の入口との間で主回路20に合流していてもよい(合流位置k2)。前者によれば、再熱器25を通じて、熱交換部33cで加熱された作動流体からランキンサイクルの高圧側の作動流体へと熱を伝えることができる。後者によれば、再熱器25での熱交換量が減少するので、より低温の作動流体を蒸発器24に供給することができる。また、後者は、圧力損失を抑制する観点で有利である。合流位置によらず、冷却路33によって、蒸発器24を流れる作動流体を冷却する効果を得ることができる。   Specifically, the cooling path 33 joins the main circuit 20 between the outlet of the expander 21 and the inlet of the reheater 25 (joining position K2). The cooling path 33 may join the main circuit 20 between the outlet of the reheater 25 and the inlet of the condenser 22 (joining position k2). According to the former, heat can be transmitted through the reheater 25 from the working fluid heated in the heat exchanging portion 33c to the working fluid on the high pressure side of the Rankine cycle. According to the latter, since the amount of heat exchange in the reheater 25 is reduced, a lower temperature working fluid can be supplied to the evaporator 24. The latter is advantageous from the viewpoint of suppressing pressure loss. Regardless of the merging position, the cooling passage 33 can provide an effect of cooling the working fluid flowing through the evaporator 24.

ランキンサイクル装置18Bにおいても、図3を参照して説明したフローチャートに従って、蒸発器24を流れる作動流体が過剰に加熱されることを防止するための制御が実行されうる。すなわち、温度センサ39によって検出された温度Thに基づいて、制御弁35が開閉される。あるいは、温度センサ39によって検出された温度Thに基づいて、制御弁35の開度が調節される。   Also in the Rankine cycle device 18B, control for preventing the working fluid flowing through the evaporator 24 from being excessively heated can be executed according to the flowchart described with reference to FIG. That is, the control valve 35 is opened and closed based on the temperature Th detected by the temperature sensor 39. Alternatively, the opening degree of the control valve 35 is adjusted based on the temperature Th detected by the temperature sensor 39.

分岐位置K1における圧力は高く、合流位置K2(又はk2)における圧力は低い。つまり、分岐位置K1と合流位置K2(又はk2)との間の圧力差は大きい。この場合、制御弁35を全開にすると、圧力損失の小さい冷却路33に作動流体が優先的に流れ、蒸発器24の入口に供給される作動流体の量が大幅に減少する可能性がある。その結果、隔離部24bよりも上流側で作動流体が過剰に加熱されることが懸念される。従って、蒸発器24の入口に十分な量の作動流体が供給されるように、制御弁35の開度を適切に調節することが望ましい。   The pressure at the branch position K1 is high, and the pressure at the merge position K2 (or k2) is low. That is, the pressure difference between the branch position K1 and the merge position K2 (or k2) is large. In this case, when the control valve 35 is fully opened, the working fluid preferentially flows through the cooling path 33 with a small pressure loss, and the amount of working fluid supplied to the inlet of the evaporator 24 may be greatly reduced. As a result, there is a concern that the working fluid is excessively heated upstream of the isolation part 24b. Therefore, it is desirable to appropriately adjust the opening degree of the control valve 35 so that a sufficient amount of working fluid is supplied to the inlet of the evaporator 24.

もちろん、制御弁35として、開閉弁を使用してもよい。この場合、制御弁35よりも下流側において、冷却路33にキャピラリチューブのような減圧部が設けられていてもよい。さらに、冷却路33の配管として、主回路20の配管よりも小さい内径を有する配管を使用してもよい。このような構成によれば、冷却路33の流路抵抗が適度に増すので、冷却路33における作動流体の流量を適度に制限できる。   Of course, an open / close valve may be used as the control valve 35. In this case, a pressure reducing unit such as a capillary tube may be provided in the cooling path 33 on the downstream side of the control valve 35. Furthermore, a pipe having a smaller inner diameter than the pipe of the main circuit 20 may be used as the pipe of the cooling path 33. According to such a configuration, the flow resistance of the cooling passage 33 is appropriately increased, so that the flow rate of the working fluid in the cooling passage 33 can be appropriately limited.

(第3実施形態)
図7に示すように、本実施形態のCHPシステム300のランキンサイクル装置18Cでは、蒸発器24を流れる作動流体と冷却路33を流れる作動流体とが熱交換することによって、蒸発器24を流れる作動流体が冷却される。この点に関して、本実施形態は、第2実施形態と同じである。ただし、本実施形態において、冷却路33は、ポンプ23の出口と蒸発器24の入口との間で主回路20に合流している。言い換えれば、冷却路33の下流部分33bは、熱交換部33cに接続された一端と、ポンプ23の出口と蒸発器24の入口との間の合流位置K3において主回路20に接続された他端とを有する。このような構成によれば、制御弁35を開く前後で蒸発器24における作動流体の流量が変化しない。詳細には、作動流体の全量が蒸発器24の入口を通過する。そのため、作動流体の流量の減少に起因して隔離部24bよりも上流側で作動流体が過剰に加熱される現象は本質的に起こり得ない。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 7, in the Rankine cycle device 18C of the CHP system 300 of this embodiment, the operation fluid flowing through the evaporator 24 is exchanged by the heat exchange between the working fluid flowing through the evaporator 24 and the working fluid flowing through the cooling passage 33. The fluid is cooled. In this regard, the present embodiment is the same as the second embodiment. However, in the present embodiment, the cooling path 33 joins the main circuit 20 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the evaporator 24. In other words, the downstream portion 33b of the cooling path 33 has one end connected to the heat exchanging portion 33c and the other end connected to the main circuit 20 at the junction K3 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the evaporator 24. And have. According to such a configuration, the flow rate of the working fluid in the evaporator 24 does not change before and after the control valve 35 is opened. Specifically, the entire amount of working fluid passes through the inlet of the evaporator 24. Therefore, a phenomenon in which the working fluid is excessively heated on the upstream side from the isolation part 24b due to a decrease in the flow rate of the working fluid cannot occur essentially.

詳細には、冷却路33は、ポンプ23の出口と再熱器25の入口との間で主回路20に合流している(合流位置K3)。冷却路33は、再熱器25の出口と蒸発器24の入口との間で主回路20に合流していてもよい(合流位置k3)。合流位置によらず、冷却路33によって、蒸発器24を流れる作動流体を冷却する効果を得ることができる。   Specifically, the cooling path 33 joins the main circuit 20 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the reheater 25 (joining position K3). The cooling path 33 may join the main circuit 20 between the outlet of the reheater 25 and the inlet of the evaporator 24 (joining position k3). Regardless of the merging position, the cooling passage 33 can provide an effect of cooling the working fluid flowing through the evaporator 24.

また、ランキンサイクル装置18Cは、制御弁35(以下、第1制御弁35と称する)に加え、第2制御弁40を備えている。第2制御弁40は、分岐位置K1と合流位置K3(又はk3)との間で主回路20に設けられ、主回路20における作動流体の流れを制御する。第1制御弁35と同じように、第2制御弁40は、開度を変更することによって作動流体の流量を調節できる弁であってもよいし、開閉弁であってもよい。キャピラリチューブのような減圧部品と開閉弁との組み合わせを第2制御弁40として使用してもよい。   The Rankine cycle device 18C includes a second control valve 40 in addition to the control valve 35 (hereinafter referred to as the first control valve 35). The second control valve 40 is provided in the main circuit 20 between the branch position K1 and the merge position K3 (or k3), and controls the flow of the working fluid in the main circuit 20. Similar to the first control valve 35, the second control valve 40 may be a valve capable of adjusting the flow rate of the working fluid by changing the opening degree, or may be an on-off valve. A combination of a pressure reducing component such as a capillary tube and an on-off valve may be used as the second control valve 40.

本実施形態において、分岐位置K1及び合流位置K3は、ランキンサイクルの高圧側の位置である。分岐位置K1における圧力と合流位置K3(又はk3)における圧力との間には、大きな差が無い。そのため、第1制御弁35を開いただけでは、十分な量の作動流体を冷却路33に流すことができない可能性がある。これに対し、分岐位置K1と合流位置K3との間に第2制御弁40が設けられている場合、第1制御弁35及び第2制御弁40を使用することによって、冷却路33に適切な量の作動流体を導くことができる。   In the present embodiment, the branch position K1 and the merge position K3 are positions on the high pressure side of the Rankine cycle. There is no significant difference between the pressure at the branch position K1 and the pressure at the merge position K3 (or k3). Therefore, there is a possibility that a sufficient amount of working fluid cannot be flowed to the cooling path 33 just by opening the first control valve 35. On the other hand, when the second control valve 40 is provided between the branching position K1 and the merging position K3, the first control valve 35 and the second control valve 40 are used, so that the cooling path 33 is appropriate. An amount of working fluid can be directed.

また、冷却路33がポンプ23の出口と再熱器25の入口との間で主回路20に合流している場合、作動流体は、冷却路33を流れた後、再熱器25の入口付近に戻される。つまり、再熱器25及び蒸発器24における作動流体の流量は、冷却路33における作動流体の流量に依存しない。そのため、第1制御弁35及び第2制御弁40として、開閉弁を好適に使用できる。第1制御弁35を開き、第2制御弁40を閉じれば、ポンプ23から吐出された作動流体の全量が冷却路33に導かれる。この場合、冷却部33cにおいて最大の冷却能力が発揮される。間接的な冷却方法が採用されているにもかかわらず、応答性の良い冷却を期待できる。   In addition, when the cooling path 33 joins the main circuit 20 between the outlet of the pump 23 and the inlet of the reheater 25, the working fluid flows through the cooling path 33 and then near the inlet of the reheater 25. Returned to That is, the flow rate of the working fluid in the reheater 25 and the evaporator 24 does not depend on the flow rate of the working fluid in the cooling path 33. Therefore, an on-off valve can be suitably used as the first control valve 35 and the second control valve 40. If the first control valve 35 is opened and the second control valve 40 is closed, the entire amount of the working fluid discharged from the pump 23 is guided to the cooling path 33. In this case, the maximum cooling capacity is exhibited in the cooling part 33c. Despite the use of an indirect cooling method, it is possible to expect cooling with good response.

他方、冷却路33が再熱器25の出口と蒸発器24の入口との間で主回路20に合流している場合、冷却路33の熱交換部33cで加熱された作動流体が再熱器25をバイパスして蒸発器24に供給される。そのため、熱交換部33cにおいて作動流体に与えられた熱が周囲に放出されることを抑制できる。このことは、熱エネルギーの効率的な回収を意味するとともに、燃焼器14で生成された熱エネルギーの利用効率の向上に寄与する。   On the other hand, when the cooling path 33 joins the main circuit 20 between the outlet of the reheater 25 and the inlet of the evaporator 24, the working fluid heated in the heat exchange part 33 c of the cooling path 33 is reheated. 25 is bypassed and supplied to the evaporator 24. Therefore, it is possible to suppress the heat given to the working fluid in the heat exchange part 33c from being released to the surroundings. This means efficient recovery of thermal energy and contributes to improvement in utilization efficiency of thermal energy generated by the combustor 14.

以上に説明したように、冷却路33は、任意の合流位置で主回路20に合流されうる。合流位置は特に限定されず、合流位置のそれぞれに利点がある。重視するべき効果に応じて、合流位置を選択することが望ましい。   As described above, the cooling path 33 can be joined to the main circuit 20 at an arbitrary joining position. The joining position is not particularly limited, and each joining position has an advantage. It is desirable to select the merging position according to the effect to be emphasized.

次に、図8のフローチャートを参照しつつ、ランキンサイクル装置18Cの制御装置50によって実行される制御を説明する。図8のフローチャートのステップST1〜ステップST14の処理は、それぞれ、図3のフローチャートのステップS1〜ステップS14の処理に対応している。従って、本実施形態での制御と第1実施形態で説明した制御との相違点のみを以下に説明する。   Next, control executed by the control device 50 of the Rankine cycle device 18C will be described with reference to the flowchart of FIG. The processing of step ST1 to step ST14 in the flowchart of FIG. 8 corresponds to the processing of step S1 to step S14 of the flowchart of FIG. Therefore, only the difference between the control in this embodiment and the control described in the first embodiment will be described below.

ステップST6で作動流体の循環量を増やすことによって、第1制御弁35を開いたときに、蒸発器24の入口に供給される作動流体の温度の上昇を作動流体の流量の増加で相殺できる。その結果、隔離部24bよりも上流側で作動流体が過剰に加熱されることを防止できる。   By increasing the circulation amount of the working fluid in step ST6, the increase in the temperature of the working fluid supplied to the inlet of the evaporator 24 can be offset by the increase in the flow rate of the working fluid when the first control valve 35 is opened. As a result, it is possible to prevent the working fluid from being heated excessively on the upstream side of the isolation part 24b.

ステップST5〜ステップST8でポンプ23の回転数fp及び膨張機21の回転数feを調節した後、ステップST9において、第1制御弁35を開き、第2制御弁40を閉じる。これにより、低温の作動流体が熱交換部33cに供給され、蒸発器24の隔離部24bを流れる作動流体の温度を下げることができる。第1制御弁35の開度は、例えば全開である。第2制御弁40の開度は、例えば全閉である。これにより、作動流体が過剰に加熱される可能性のある状況をいち早く脱することができる。つまり、ランキンサイクル装置18Cの信頼性を高めることができる。ただし、第1制御弁35を全開及び第2制御弁40を全閉にすることは必須ではない。例えば、設定された上限温度が十分に低い場合には、第1制御弁35の開度を段階的に増やし、第2制御弁40の開度を段階的に減らしてもよい。このようにすれば、冷却路33に十分な量の作動流体を供給することができる。   After adjusting the rotational speed fp of the pump 23 and the rotational speed fe of the expander 21 in steps ST5 to ST8, the first control valve 35 is opened and the second control valve 40 is closed in step ST9. Thereby, a low-temperature working fluid is supplied to the heat exchange part 33c, and the temperature of the working fluid which flows through the isolation | separation part 24b of the evaporator 24 can be lowered | hung. The opening degree of the first control valve 35 is, for example, fully open. The opening degree of the second control valve 40 is, for example, fully closed. As a result, the situation in which the working fluid may be excessively heated can be quickly removed. That is, the reliability of the Rankine cycle device 18C can be increased. However, it is not essential to fully open the first control valve 35 and fully close the second control valve 40. For example, when the set upper limit temperature is sufficiently low, the opening degree of the first control valve 35 may be increased stepwise and the opening degree of the second control valve 40 may be reduced stepwise. In this way, a sufficient amount of working fluid can be supplied to the cooling passage 33.

ステップST10〜ステップST14では、温度センサ39によって作動流体の温度Thを検出し、検出結果に基づき、第1制御弁35の開度及び第2制御弁40の開度を変更する。具体的には、温度センサ39によって検出された温度Thを確認しながら、第1制御弁35の開度を段階的に減らし、第2制御弁40の開度を段階的に増やす(ステップST13)。   In steps ST10 to ST14, the temperature Th of the working fluid is detected by the temperature sensor 39, and the opening degree of the first control valve 35 and the opening degree of the second control valve 40 are changed based on the detection result. Specifically, while confirming the temperature Th detected by the temperature sensor 39, the opening degree of the first control valve 35 is decreased stepwise and the opening degree of the second control valve 40 is increased stepwise (step ST13). .

ステップST10〜ステップST14の処理を繰り返すと、第1制御弁35の開度が段階的に減少し、第2制御弁40の開度が段階的に増加する。ただし、ステップST11において、温度センサ39によって上限よりも高い温度Thが検出された場合には、第1制御弁35の開度を減らす処理及び第2制御弁40の開度を増やす処理を中止し、ステップST3に戻る。   When the processing of step ST10 to step ST14 is repeated, the opening degree of the first control valve 35 decreases stepwise and the opening degree of the second control valve 40 increases stepwise. However, in step ST11, when the temperature Th higher than the upper limit is detected by the temperature sensor 39, the process of reducing the opening degree of the first control valve 35 and the process of increasing the opening degree of the second control valve 40 are stopped. Return to step ST3.

温度センサ39によって検出された温度Thが上限と下限との間にあり、かつ第1制御弁35が閉じられた後、通常の制御に戻る。このように、温度センサ39によって蒸発器24の出口における作動流体の温度Thを監視し続けることによって、蒸発器24で作動流体が過剰に加熱されることを防止できる。   After the temperature Th detected by the temperature sensor 39 is between the upper limit and the lower limit and the first control valve 35 is closed, the control returns to normal control. As described above, by continuously monitoring the temperature Th of the working fluid at the outlet of the evaporator 24 by the temperature sensor 39, it is possible to prevent the working fluid from being excessively heated in the evaporator 24.

(その他)
第1〜第3実施形態において、再熱器25は省略されていてもよい。第2及び第3実施形態において、冷却路33の下流端は、再熱器25に接続されていてもよい。蒸発器24で作動流体を蒸発させるための熱流体は、燃焼器14で生成された燃焼ガスGに限定されない。例えば、工場の排気ガス、太陽光のような自然エネルギーで加熱された気体などを熱流体として使用できる。場合によっては、熱流体は液体である。第3実施形態で説明した第2制御弁40は、第2実施形態のランキンサイクル装置18Bの主回路20に設けられていてもよい。分岐位置K1と蒸発器24の入口との間で主回路20に第2制御弁40が設けられていると、冷却路33における作動流体の流量をより正確に調節できる。
(Other)
In the first to third embodiments, the reheater 25 may be omitted. In the second and third embodiments, the downstream end of the cooling path 33 may be connected to the reheater 25. The thermal fluid for evaporating the working fluid in the evaporator 24 is not limited to the combustion gas G generated in the combustor 14. For example, factory exhaust gas, gas heated by natural energy such as sunlight, and the like can be used as the thermal fluid. In some cases, the thermal fluid is a liquid. The second control valve 40 described in the third embodiment may be provided in the main circuit 20 of the Rankine cycle device 18B of the second embodiment. If the second control valve 40 is provided in the main circuit 20 between the branch position K1 and the inlet of the evaporator 24, the flow rate of the working fluid in the cooling passage 33 can be adjusted more accurately.

本明細書に開示された技術は、電力のみを生成するシステムだけでなく、CHPシステムなどのコジェネレーションシステムに好適に採用できる。本明細書に開示された技術は、特に、電力需要が頻繁に変化するシステムに好適である。   The technology disclosed in this specification can be suitably used not only for a system that generates only electric power but also for a cogeneration system such as a CHP system. The technology disclosed in this specification is particularly suitable for a system in which power demand changes frequently.

18,18B,18C ランキンサイクル装置
20 主回路
21 膨張機
22 凝縮器
23 ポンプ
24 蒸発器
24a,24b 隔離部
25 再熱器
26 発電機
27 フィン
28 伝熱管
29 ベンド管
30 熱媒体回路
31 ポンプ
32 放熱器
33 冷却路
35 制御弁(第1制御弁)
38 圧力センサ
39 温度センサ
40 第2制御弁
50 制御装置
100,200,300 CHPシステム

18, 18B, 18C Rankine cycle device 20 Main circuit 21 Expander 22 Condenser 23 Pump 24 Evaporator 24a, 24b Separation unit 25 Reheater 26 Generator 27 Fin 28 Heat transfer tube 29 Bend tube 30 Heat medium circuit 31 Pump 32 Heat dissipation 33 Cooling path 35 Control valve (first control valve)
38 Pressure sensor 39 Temperature sensor 40 Second control valve 50 Controller 100, 200, 300 CHP system

Claims (11)

蒸発器、膨張機、凝縮器及びポンプを有し、これらのコンポーネントがこの順番で環状に接続されることによって形成された主回路と、
前記ポンプと前記蒸発器との間で前記主回路から分岐し、前記蒸発器を流れる作動流体を前記ポンプから吐出された前記作動流体で冷却するように構成された冷却路と、
前記冷却路に設けられ、前記冷却路における前記作動流体の流れを制御する制御弁と、
を備えた、ランキンサイクル装置。
A main circuit formed by having an evaporator, an expander, a condenser and a pump, and these components are connected in a ring in this order;
A cooling passage configured to branch from the main circuit between the pump and the evaporator and to cool the working fluid flowing through the evaporator with the working fluid discharged from the pump;
A control valve provided in the cooling path and controlling the flow of the working fluid in the cooling path;
A Rankine cycle device.
前記ポンプから吐出された前記作動流体と前記蒸発器を流れる前記作動流体とを混合することによって前記蒸発器を流れる前記作動流体の温度を下げるように、前記冷却路が前記蒸発器に接続されている、請求項1に記載のランキンサイクル装置。   The cooling path is connected to the evaporator so as to lower the temperature of the working fluid flowing through the evaporator by mixing the working fluid discharged from the pump and the working fluid flowing through the evaporator. The Rankine cycle device according to claim 1. 前記蒸発器は、当該蒸発器の入口から出口までの流路の中間点を基準として、前記入口に相対的に近い上流部分と、前記出口に相対的に近い下流部分とを有し、
前記冷却路が前記下流部分に接続されている、請求項2に記載のランキンサイクル装置。
The evaporator has an upstream portion relatively close to the inlet and a downstream portion relatively close to the outlet, with reference to an intermediate point of the flow path from the inlet to the outlet of the evaporator,
The Rankine cycle apparatus according to claim 2, wherein the cooling path is connected to the downstream portion.
前記蒸発器は、前記作動流体を加熱するための熱流体の流路に配置されているとともに、前記熱流体に接触しない場所又は前記熱流体との接触が妨げられるように前記熱流体の流路から隔離された場所に位置している隔離部を有し、
前記冷却路が前記隔離部に接続されている、請求項2又は3に記載のランキンサイクル装置。
The evaporator is disposed in a flow path of a thermal fluid for heating the working fluid, and the flow path of the thermal fluid so that contact with the thermal fluid is prevented from being in contact with the thermal fluid. Having an isolator located in a location isolated from
The Rankine cycle apparatus according to claim 2 or 3, wherein the cooling path is connected to the isolation part.
前記冷却路は、前記ポンプから吐出された前記作動流体と前記蒸発器を流れる前記作動流体とを熱交換させることによって、前記蒸発器を流れる前記作動流体を間接的に冷却する熱交換部を有する、請求項1に記載のランキンサイクル装置。   The cooling path includes a heat exchange unit that indirectly cools the working fluid flowing through the evaporator by exchanging heat between the working fluid discharged from the pump and the working fluid flowing through the evaporator. The Rankine cycle apparatus according to claim 1. 前記冷却路が前記膨張機と前記凝縮器との間で前記主回路に合流している、請求項5に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle apparatus according to claim 5, wherein the cooling path joins the main circuit between the expander and the condenser. 前記冷却路が前記ポンプと前記蒸発器との間で前記主回路に合流している、請求項5に記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle apparatus according to claim 5, wherein the cooling path joins the main circuit between the pump and the evaporator. 前記ポンプと前記蒸発器との間の前記主回路を流れる前記作動流体と、前記膨張機と前記凝縮器との間の前記主回路を流れる前記作動流体とを熱交換させる再熱器をさらに備えた、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。   And a reheater for exchanging heat between the working fluid flowing through the main circuit between the pump and the evaporator and the working fluid flowing through the main circuit between the expander and the condenser. Furthermore, the Rankine cycle apparatus according to any one of claims 1 to 7. 前記ポンプと前記蒸発器との間の前記主回路を流れる前記作動流体と、前記膨張機と前記凝縮器との間の前記主回路を流れる前記作動流体とを熱交換させる再熱器をさらに備え、
前記冷却路は、前記ポンプから吐出された前記作動流体と前記蒸発器を流れる前記作動流体とを熱交換させることによって、前記蒸発器を流れる前記作動流体を間接的に冷却する熱交換部を有し、
前記冷却路は、(a)前記膨張機と前記再熱器との間で前記主回路に合流している、(b)前記再熱器と前記凝縮器との間で前記主回路に合流している、(c)前記ポンプと前記再熱器との間で前記主回路に合流している、又は(d)前記再熱器と前記蒸発器との間で前記主回路に合流している、請求項1に記載のランキンサイクル装置。
And a reheater for exchanging heat between the working fluid flowing through the main circuit between the pump and the evaporator and the working fluid flowing through the main circuit between the expander and the condenser. ,
The cooling path includes a heat exchanging section that indirectly cools the working fluid flowing through the evaporator by exchanging heat between the working fluid discharged from the pump and the working fluid flowing through the evaporator. And
The cooling path joins the main circuit between (a) the expander and the reheater, and (b) joins the main circuit between the reheater and the condenser. (C) joining the main circuit between the pump and the reheater, or (d) joining the main circuit between the reheater and the evaporator. The Rankine cycle apparatus according to claim 1.
前記冷却路は、前記ポンプと前記蒸発器との間の分岐位置で前記主回路から分岐し、任意の合流位置で前記主回路に合流しており、
前記ランキンサイクル装置は、前記分岐位置と前記合流位置との間の前記主回路に設けられ、前記主回路における前記作動流体の流れを制御する第2制御弁をさらに備えた、請求項5に記載のランキンサイクル装置。
The cooling path branches off from the main circuit at a branch position between the pump and the evaporator, and joins the main circuit at an arbitrary joining position,
6. The Rankine cycle device according to claim 5, further comprising a second control valve that is provided in the main circuit between the branch position and the merging position and controls a flow of the working fluid in the main circuit. Rankine cycle equipment.
請求項1〜10のいずれか1項に記載のランキンサイクル装置と、
前記ランキンサイクル装置の前記凝縮器において前記作動流体を冷却する低温熱源としての熱媒体が流れる熱媒体回路と、
を備えた、熱電併給システム。

Rankine cycle device according to any one of claims 1 to 10,
A heat medium circuit through which a heat medium as a low-temperature heat source for cooling the working fluid flows in the condenser of the Rankine cycle device;
A combined heat and power system.

JP2013107688A 2013-05-22 2013-05-22 Rankine cycle device and cogeneration system Pending JP2014227903A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013107688A JP2014227903A (en) 2013-05-22 2013-05-22 Rankine cycle device and cogeneration system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013107688A JP2014227903A (en) 2013-05-22 2013-05-22 Rankine cycle device and cogeneration system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014227903A true JP2014227903A (en) 2014-12-08

Family

ID=52127991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013107688A Pending JP2014227903A (en) 2013-05-22 2013-05-22 Rankine cycle device and cogeneration system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014227903A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115450720A (en) * 2022-09-19 2022-12-09 许子澍 Low-temperature pressurization carbon dioxide supercritical power generation system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115450720A (en) * 2022-09-19 2022-12-09 许子澍 Low-temperature pressurization carbon dioxide supercritical power generation system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6132214B2 (en) Rankine cycle apparatus, combined heat and power system, and operation method of Rankine cycle apparatus
CA2494184C (en) Integrated micro combined heat and power system
JP6583617B2 (en) Evaporator, Rankine cycle device and cogeneration system
JP6183759B2 (en) Combined heat and power system
US11274575B2 (en) Gas turbine plant and operation method therefor
JP2015200306A (en) Electro-thermal cogeneration system
JP2016029278A (en) Cogeneration system
JP6504403B2 (en) Cogeneration system
US9714586B2 (en) Combined heat and power system
JP6187879B2 (en) Rankine cycle device and cogeneration system
KR101315918B1 (en) Organic rankine cycle for using low temperature waste heat and absorbtion type refrigerator
JP2014227903A (en) Rankine cycle device and cogeneration system
US10077684B2 (en) Evaporator and rankine cycle system
KR20170134127A (en) Combined heat and power system with multiple expanders
JP2019023432A (en) Rankine cycle device
JP2018204541A (en) Rankine cycle device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150312