JP2019094843A - 熱エネルギー回収システム - Google Patents

熱エネルギー回収システム Download PDF

Info

Publication number
JP2019094843A
JP2019094843A JP2017224994A JP2017224994A JP2019094843A JP 2019094843 A JP2019094843 A JP 2019094843A JP 2017224994 A JP2017224994 A JP 2017224994A JP 2017224994 A JP2017224994 A JP 2017224994A JP 2019094843 A JP2019094843 A JP 2019094843A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intermediate medium
evaporator
medium
working medium
heater
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.)
Granted
Application number
JP2017224994A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6831318B2 (ja
Inventor
和真 西村
Kazuma Nishimura
和真 西村
足立　成人
Shigeto Adachi
成人 足立
裕 成川
Yutaka Narukawa
成川　　裕
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.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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 Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2017224994A priority Critical patent/JP6831318B2/ja
Priority to EP18192644.5A priority patent/EP3492713A3/en
Priority to KR1020180135938A priority patent/KR20190059211A/ko
Priority to CN201811398418.7A priority patent/CN109812308B/zh
Publication of JP2019094843A publication Critical patent/JP2019094843A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6831318B2 publication Critical patent/JP6831318B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/003—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/02—Arrangements or modifications of condensate or air pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • F02G5/04—Profiting from waste heat of exhaust gases in combination with other waste heat from combustion engines
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

【課題】中間媒体ポンプへの気相の中間媒体の流入を抑制可能な熱エネルギー回収装置を提供すること。【解決手段】熱エネルギー回収システムであって、蒸発器（３０）と、膨張機（３２）と、動力回収機（３４）と、凝縮器（３６）と、作動媒体ポンプ（３８）と、中間媒体を蒸発させる加熱器（１１，１２）と、中間媒体循環流路（１０）と、中間媒体ポンプ（１４）と、中間媒体循環流路（１０）に接続されており蒸発器（３０）をバイパスするバイパス流路（２０）と、バイパス流路（２０）に設けられており中間媒体を凝縮させる冷却器（２２）と、バイパス流路（２０）のうち冷却器（２２）の上流側の部位に設けられた弁であって、当該弁よりも上流側の部位における圧力の値を設定値に保持する１次圧調整弁（Ｖ１）と、を備えること。【選択図】図１

Description

本発明は、熱エネルギー回収システムに関する。
従来、中間媒体及び作動媒体を介して工場やエンジンの排熱から動力を回収する熱エネルギー回収システムが知られている。例えば、特許文献１には、エンジンから排出された排ガスの熱を水（中間媒体）によって回収する熱源側流体回路と、この熱源側流体回路から熱を作動媒体によって回収する作動媒体回路（熱エネルギー回収ユニット）と、を備える、熱回収型発電システムが開示されている。
熱源側流体回路は、水が循環する水循環流路を有している。この水循環流路には、エンジンから排出された排ガスで水を加熱することによって水を蒸発させるエコノマイザと、水を貯留するリザーバと、水をエコノマイザに送るポンプ（中間媒体ポンプ）と、が設けられている。
作動媒体回路は、作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、膨張機に接続された発電機と、膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動媒体を蒸発器に送る循環ポンプと、を有している。蒸発器は、水循環流路のうちエコノマイザとリザーバとの間の部位に設けられている。つまり、エコノマイザから流出した水蒸気の熱が、蒸発器において作動媒体に与えられる。なお、蒸発器に流入した水蒸気は、当該蒸発器において作動媒体と熱交換することによって凝縮する。
特開２０１６−１８０３２２号公報
特許文献１に記載されるような熱エネルギー回収システムでは、作動媒体回路（熱エネルギー回収ユニット）の停止時や、蒸発器において水蒸気（中間媒体）が凝縮しきらない場合、中間媒体ポンプに水蒸気が流入する懸念がある。
本発明の目的は、中間媒体ポンプへの気相の中間媒体の流入を抑制可能な熱エネルギー回収装置を提供することである。
前記の目的を達成するため、本発明は、気相の中間媒体で当該中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する作動媒体を加熱することによって前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、前記中間媒体を蒸発させる加熱器と、前記加熱器と前記蒸発器とをこの順に接続する中間媒体循環流路と、前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記加熱器の上流側の部位に設けられた中間媒体ポンプと、前記中間媒体循環流路に接続されており前記蒸発器をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられており前記中間媒体を凝縮させる冷却器と、前記バイパス流路のうち前記冷却器の上流側の部位に設けられた弁であって、当該弁よりも上流側の部位における圧力の値を設定値に保持する１次圧調整弁と、を備える、熱エネルギー回収システムを提供する。
本熱エネルギー回収システムでは、１次圧調整弁によって中間媒体循環流路を通じて蒸発器に流入する気相の中間媒体の圧力が設定値（蒸発器から流出する中間媒体の圧力を蒸発器から流出した中間媒体の温度に対応する飽和圧力以下とする値）に保持される。よって、蒸発器から気相の中間媒体が流出することが抑制される。また、１次圧調整弁を通過した気相の中間媒体は、冷却器で冷却されることによって凝縮する。よって、気相の中間媒体のポンプへの流入が抑制される。
また、本発明は、気相の中間媒体で当該中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する作動媒体を加熱することによって前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、前記中間媒体を蒸発させる加熱器と、前記加熱器と前記蒸発器とをこの順に接続する中間媒体循環流路と、前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記加熱器の上流側の部位に設けられた中間媒体ポンプと、前記中間媒体循環流路に接続されており前記蒸発器をバイパスするバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられており前記中間媒体を凝縮させる冷却器と、前記加熱器から流出した中間媒体のうち前記蒸発器への前記中間媒体の流入量と前記冷却器への前記中間媒体の流入量とを調整する調整部と、を備え、前記調整部は、前記蒸発器に流入する中間媒体の圧力の値が設定値となるように前記蒸発器への前記中間媒体の流入量を調整する、エネルギー回収システムを提供する。
本熱エネルギー回収システムにおいても、中間媒体循環流路を通じて蒸発器に流入する気相の中間媒体の圧力が設定値に保持される。よって、気相の中間媒体のポンプへの流入が抑制される。
また、本発明は、気相の中間媒体で当該中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する作動媒体を加熱することによって前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、前記中間媒体を蒸発させる加熱器と、前記加熱器と前記蒸発器とをこの順に接続する中間媒体循環流路と、前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記加熱器の上流側の部位に設けられた中間媒体ポンプと、前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記中間媒体ポンプの上流側の部位に設けられており、前記蒸発器から流出した中間媒体を凝縮させる冷却器と、前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器と前記中間媒体ポンプとの間の部位に設けられた弁であって、当該弁よりも上流側の部位における圧力を設定値に保持する１次圧調整弁と、を備える、熱エネルギー回収システムを提供する。
本熱エネルギー回収システムでは、１次圧調整弁によって蒸発器に流入する気相の中間媒体の圧力が設定値（蒸発器から流出する中間媒体の圧力を蒸発器から流出した中間媒体の温度に対応する飽和圧力以下とする値）に保持されるので、蒸発器に流入した気相の中間媒体は当該蒸発器でほぼ凝縮し、また、蒸発器から流出した中間媒体は、冷却器で冷却される。よって、気相の中間媒体のポンプへの流入が抑制される。
また、本発明は、気相の中間媒体で当該中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する作動媒体を加熱することによって前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、前記中間媒体を蒸発させる加熱器と、前記加熱器と前記蒸発器とをこの順に接続する中間媒体循環流路と、前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記加熱器の上流側の部位に設けられた中間媒体ポンプと、前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記中間媒体ポンプの上流側の部位に設けられており、前記蒸発器から流出した中間媒体を凝縮させる冷却器と、前記中間媒体循環流路のうち前記冷却器と前記中間媒体ポンプとの間の部位に設けられた流量調整弁と、前記蒸発器に流入する中間媒体の圧力の値が設定値となるように前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、を備える、熱エネルギー回収システムを提供する。
本熱エネルギー回収システムでは、制御部によって流量調整弁の開度が制御されることにより、中間媒体循環流路を通じて蒸発器に流入する気相の中間媒体の圧力が設定値に保持される。よって、気相の中間媒体のポンプへの流入が抑制される。
以上のように、本発明によれば、中間媒体ポンプへの気相の中間媒体の流入を抑制可能な熱エネルギー回収装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収システムの構成を概略的に示す図である。 図１に示される熱エネルギー回収システムの変形例の構成を概略的に示す図である。 図１に示される熱エネルギー回収システムの変形例の構成を概略的に示す図である。 本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収システムの構成を概略的に示す図である。 図４に示される熱エネルギー回収システムの変形例の構成を概略的に示す図である。
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収システムの構成を示している。この熱エネルギー回収システムは、エンジンから排出された排ガス等の熱を中間媒体によって回収する中間媒体回路１と、この中間媒体回路１から熱を作動媒体（中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する媒体）によって回収する熱エネルギー回収ユニット２と、を備えている。
中間媒体回路１は、中間媒体（本実施形態では水）によってエンジン駆動時の排熱等を回収する。中間媒体回路１は、中間媒体循環流路１０を有している。この中間媒体循環流路１０には、第１加熱器１１と、第２加熱器１２と、中間媒体ポンプ１４と、が設けられている。
第１加熱器１１は、第１加熱媒体（過給機からエンジンに供給される過給空気等）によって中間媒体を加熱する。
第２加熱器１２は、中間媒体循環流路１０のうち第１加熱器１１の下流側の部位に設けられている。第２加熱器１２は、第２加熱媒体（エンジンの排ガス等）によって第１加熱器１１から流出した中間媒体をさらに加熱する。中間媒体は、飽和状態か僅かに過熱された状態で第２加熱器１２から流出する。
中間媒体ポンプ１４は、中間媒体循環流路１０のうち第２加熱器１２の下流側でかつ第１加熱器１１の上流側の部位に設けられている。中間媒体ポンプ１４は、液相の中間媒体を第１加熱器１１に送る。
熱エネルギー回収ユニット２は、作動媒体によって中間媒体回路１から熱を回収する。熱エネルギー回収ユニット２は、蒸発器３０と、膨張機３２と、動力回収機３４と、凝縮器３６と、作動媒体ポンプ３８と、蒸発器３０、膨張機３２、凝縮器３６及び作動媒体ポンプ３８をこの順に接続する作動媒体循環流路４０と、を備えている。
蒸発器３０は、中間媒体循環流路１０のうち第２加熱器１２と中間媒体ポンプ１４との間の部位に設けられている。つまり、蒸発器３０は、作動媒体と気相の中間媒体（本実施形態では水蒸気）とを熱交換させることによって作動媒体を蒸発させる。一方、中間媒体は、蒸発器３０において凝縮する。本実施形態では、中間媒体循環流路１０のうち蒸発器３０と中間媒体ポンプ１４との間の部位には、スチームトラップ１６が設けられている。スチームトラップ１６は、液相の中間媒体の通過を許容する一方で、気相の作動媒体の通過を禁止する。
膨張機３２は、作動媒体循環流路４０のうち蒸発器３０の下流側の部位に設けられている。膨張機３２は、蒸発器３０から流出した気相の作動媒体を膨張させる。本実施形態では、膨張機３２として、気相の作動媒体の膨張エネルギーにより回転駆動されるロータを有する容積式のスクリュ膨張機が用いられている。
動力回収機３４は、膨張機３２に接続されている。動力回収機３４は、膨張機３２の駆動に伴って回転することにより作動媒体から動力を回収する。本実施形態では、動力回収機３４として発電機が用いられている。なお、動力回収機３４として、圧縮機等が用いられてもよい。
凝縮器３６は、作動媒体循環流路４０のうち膨張機３２の下流側の部位に設けられている。凝縮器３６は、膨張機３２から流出した作動媒体と冷却媒体（冷却水等）とを熱交換させることによって作動媒体を凝縮させる。
作動媒体ポンプ３８は、作動媒体循環流路４０における凝縮器３６の下流側の部位（凝縮器３６と蒸発器３０との間の部位）に設けられている。作動媒体ポンプ３８は、凝縮器３６から流出した液相の作動媒体を蒸発器３０に送る。
本実施形態の中間媒体回路１は、蒸発器３０をバイパスするバイパス流路２０と、バイパス流路２０に設けられた冷却器２２と、１次圧調整弁Ｖ１と、をさらに有している。
バイパス流路２０の上流側の部位は、中間媒体循環流路１０のうち第２加熱器１２と蒸発器３０との間の部位に接続されている。バイパス流路２０の下流側の部位は、中間媒体循環流路１０のうちスチームトラップ１６と中間媒体ポンプ１４との間の部位に接続されている。
冷却器２２は、バイパス流路２０を流れる気相の中間媒体を冷却媒体（冷却水等）で冷却することによって当該中間媒体を凝縮させる。
１次圧調整弁Ｖ１は、バイパス流路２０のうち当該バイパス流路２０の上流側の端部と冷却器２２との間の部位に設けられている。１次圧調整弁Ｖ１は、当該弁よりも上流側の部位における圧力の値を設定値に保持する。具体的に、第２加熱器１２から前記設定値よりも高い値の圧力を有する中間媒体が流出した場合、１次圧調整弁Ｖ１は、その中間媒体の一部を通過させることによって当該弁よりも上流側の部位における圧力を前記設定値に保持する。なお、１次圧調整弁Ｖ１を通過した気相の中間媒体は、冷却器２２に流入する。このため、蒸発器３０には、設定値の圧力を有する気相の中間媒体が流入する。この設定値は、蒸発器３０から流出する中間媒体の圧力を蒸発器３０から流出した中間媒体の温度に対応する飽和圧力以下とする値（蒸発器３０に流入した気相の中間媒体が蒸発器３０でほぼ凝縮しきる値）に設定される。
以上のように、本熱エネルギー回収システムでは、１次圧調整弁Ｖ１によって中間媒体循環流路１０を通じて蒸発器３０に流入する気相の中間媒体の圧力が設定値に保持されるので、蒸発器３０から気相の中間媒体が流出することが抑制される。また、１次圧調整弁Ｖ１を通過した気相の中間媒体は、冷却器２２で冷却されることによって凝縮する。よって、気相の中間媒体の中間媒体ポンプ１４への流入が抑制される。
なお、本実施形態の熱エネルギー回収システムでは、図２及び図３に示されるように、１次圧調整弁Ｖ１に変えて、調整部１７が設けられてもよい。調整部１７は、第２加熱器１２から流出した気相の中間媒体のうち蒸発器３０への気相の中間媒体の流入量と冷却器２２への気相の中間媒体の流入量とを調整する。
図２の例では、調整部１７は、三方弁Ｖ２と、制御部１８と、を有する。三方弁Ｖ２は、中間媒体循環流路１０とバイパス流路２０の上流側の端部との接続部に設けられる。制御部１８は、蒸発器３０に流入する気相の中間媒体の圧力の値が前記設定値となるように三方弁Ｖ２の開度を制御する。なお、蒸発器３０に流入する気相の中間媒体の圧力は、中間媒体循環流路１０のうち三方弁Ｖ２と蒸発器３０との間の部位に設けられた圧力センサ１９によって検出される。この態様においても、中間媒体循環流路１０を通じて蒸発器３０に流入する気相の中間媒体の圧力が設定値に保持されるので、気相の中間媒体の中間媒体ポンプ１４への流入が抑制される。
図３の例では、調整部１７は、バイパス流路２０のうち冷却器２２よりも上流側の部位に設けられた流量調整弁Ｖ３と、制御部１８と、を有する。制御部１８は、蒸発器３０に流入する気相の中間媒体の圧力の値が前記設定値となるように流量調整弁Ｖ３の開度を制御する。なお、蒸発器３０に流入する気相の中間媒体の圧力は、バイパス流路２０のうち流量調整弁Ｖ３よりも上流側の部位、あるいは、中間媒体循環流路１０のうち第２加熱器１２と蒸発器３０との間の部位に設けられた圧力センサ１９によって検出される。この態様においても、気相の中間媒体の中間媒体ポンプ１４への流入が抑制される。
（第２実施形態）
次に、図４を参照しながら、本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収システムについて説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。
本実施形態では、中間媒体回路１は、バイパス流路及びスチームトラップを有しておらず、中間媒体循環流路１０のうち蒸発器３０と中間媒体ポンプ１４との間の部位に設けられた冷却器２４及び１次圧調整弁Ｖ４を有している。
冷却器２４は、蒸発器３０から流出した中間媒体を冷却媒体（冷却水等）で冷却することによって当該中間媒体を凝縮させる。
１次圧調整弁Ｖ４は、中間媒体循環流路１０のうち冷却器２４と中間媒体ポンプ１４との間の部位に設けられている。１次圧調整弁Ｖ４は、当該弁よりも上流側の部位における圧力を設定値（蒸発器３０から流出する中間媒体の圧力を蒸発器３０から流出した中間媒体の温度に対応する飽和圧力以下とする値）に保持する。
以上のように、本実施形態の熱エネルギー回収システムでは、１次圧調整弁Ｖ４によって蒸発器３０に流入する気相の中間媒体の圧力が設定値に保持されるので、蒸発器３０に流入した気相の中間媒体は当該蒸発器３０でほぼ凝縮し、また、蒸発器３０から流出した中間媒体は、冷却器２４で冷却される。よって、気相の中間媒体の中間媒体ポンプ１４への流入が抑制される。
なお、この実施形態の熱エネルギー回収システムでは、図５に示されるように、１次圧調整弁Ｖ４に変えて、流量調整弁Ｖ５及び制御部１８が設けられてもよい。流量調整弁Ｖ５は、１次圧調整弁Ｖ４が設けられた部位と同じ部位、つまり、中間媒体循環流路１０のうち冷却器２４と中間媒体ポンプ１４との間の部位に設けられる。制御部１８は、蒸発器３０に流入する中間媒体の圧力の値が設定値となるように流量調整弁Ｖ５の開度を制御する。なお、蒸発器３０に流入する中間媒体の圧力は、中間媒体循環流路１０のうち蒸発器３０よりも上流側でかつ第２加熱器１２よりも下流側の部位、あるいは、中間媒体循環流路１０のうち流量調整弁Ｖ５よりも上流側でかつ蒸発器３０よりも下流側の部位に設けられた圧力センサ１９によって検出される。
この態様では、制御部１８によって流量調整弁Ｖ５の開度が制御されることにより、中間媒体循環流路１０を通じて蒸発器３０に流入する気相の中間媒体の圧力が設定値に保持される。よって、気相の中間媒体の中間媒体ポンプ１４への流入が抑制される。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
例えば、第１加熱器１１及び第２加熱器１２のいずれか一方は、省略されてもよい。
１ 中間媒体回路
２ 熱エネルギー回収ユニット
１０ 中間媒体流路
１１ 第１加熱器
１２ 第２加熱器
１４ 中間媒体ポンプ
１６ スチームトラップ
１７ 調整部
１８ 制御部
２０ バイパス流路
２２ 冷却器
２４ 冷却器
３０ 蒸発器
３２ 膨張機
３４ 動力回収機
３６ 凝縮器
３８ 作動媒体ポンプ
４０ 作動媒体循環流路
Ｖ１ １次圧調整弁
Ｖ２ 三方弁
Ｖ３ 流量調整弁
Ｖ４ １次圧調整弁
Ｖ５ 流量調整弁

Claims (4)

  1. 気相の中間媒体で当該中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する作動媒体を加熱することによって前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
    前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
    前記膨張機に接続された動力回収機と、
    前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
    前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、
    前記中間媒体を蒸発させる加熱器と、
    前記加熱器と前記蒸発器とをこの順に接続する中間媒体循環流路と、
    前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記加熱器の上流側の部位に設けられた中間媒体ポンプと、
    前記中間媒体循環流路に接続されており前記蒸発器をバイパスするバイパス流路と、
    前記バイパス流路に設けられており前記中間媒体を凝縮させる冷却器と、
    前記バイパス流路のうち前記冷却器の上流側の部位に設けられた弁であって、当該弁よりも上流側の部位における圧力の値を設定値に保持する１次圧調整弁と、を備える、熱エネルギー回収システム。
  2. 気相の中間媒体で当該中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する作動媒体を加熱することによって前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
    前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
    前記膨張機に接続された動力回収機と、
    前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
    前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、
    前記中間媒体を蒸発させる加熱器と、
    前記加熱器と前記蒸発器とをこの順に接続する中間媒体循環流路と、
    前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記加熱器の上流側の部位に設けられた中間媒体ポンプと、
    前記中間媒体循環流路に接続されており前記蒸発器をバイパスするバイパス流路と、
    前記バイパス流路に設けられており前記中間媒体を凝縮させる冷却器と、
    前記加熱器から流出した中間媒体のうち前記蒸発器への前記中間媒体の流入量と前記冷却器への前記中間媒体の流入量とを調整する調整部と、を備え、
    前記調整部は、前記蒸発器に流入する中間媒体の圧力の値が設定値となるように前記蒸発器への前記中間媒体の流入量を調整する、熱エネルギー回収システム。
  3. 気相の中間媒体で当該中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する作動媒体を加熱することによって前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
    前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
    前記膨張機に接続された動力回収機と、
    前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
    前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、
    前記中間媒体を蒸発させる加熱器と、
    前記加熱器と前記蒸発器とをこの順に接続する中間媒体循環流路と、
    前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記加熱器の上流側の部位に設けられた中間媒体ポンプと、
    前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記中間媒体ポンプの上流側の部位に設けられており、前記蒸発器から流出した中間媒体を凝縮させる冷却器と、
    前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器と前記中間媒体ポンプとの間の部位に設けられた弁であって、当該弁よりも上流側の部位における圧力を設定値に保持する１次圧調整弁と、を備える、熱エネルギー回収システム。
  4. 気相の中間媒体で当該中間媒体の沸点よりも低い沸点を有する作動媒体を加熱することによって前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
    前記蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
    前記膨張機に接続された動力回収機と、
    前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
    前記凝縮器から流出した作動媒体を前記蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、
    前記中間媒体を蒸発させる加熱器と、
    前記加熱器と前記蒸発器とをこの順に接続する中間媒体循環流路と、
    前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記加熱器の上流側の部位に設けられた中間媒体ポンプと、
    前記中間媒体循環流路のうち前記蒸発器の下流側でかつ前記中間媒体ポンプの上流側の部位に設けられており、前記蒸発器から流出した中間媒体を凝縮させる冷却器と、
    前記中間媒体循環流路のうち前記冷却器と前記中間媒体ポンプとの間の部位に設けられた流量調整弁と、
    前記蒸発器に流入する中間媒体の圧力の値が設定値となるように前記流量調整弁の開度を制御する制御部と、を備える、熱エネルギー回収システム。
JP2017224994A 2017-11-22 2017-11-22 熱エネルギー回収システム Active JP6831318B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017224994A JP6831318B2 (ja) 2017-11-22 2017-11-22 熱エネルギー回収システム
EP18192644.5A EP3492713A3 (en) 2017-11-22 2018-09-05 Thermal energy recovery system
KR1020180135938A KR20190059211A (ko) 2017-11-22 2018-11-07 열에너지 회수 시스템
CN201811398418.7A CN109812308B (zh) 2017-11-22 2018-11-22 热能回收系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017224994A JP6831318B2 (ja) 2017-11-22 2017-11-22 熱エネルギー回収システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019094843A true JP2019094843A (ja) 2019-06-20
JP6831318B2 JP6831318B2 (ja) 2021-02-17

Family

ID=63517719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017224994A Active JP6831318B2 (ja) 2017-11-22 2017-11-22 熱エネルギー回収システム

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3492713A3 (ja)
JP (1) JP6831318B2 (ja)
KR (1) KR20190059211A (ja)
CN (1) CN109812308B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113279830A (zh) * 2021-06-03 2021-08-20 宁波海运股份有限公司 一种热电联供的船舶柴油机蒸汽朗肯系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58122308A (ja) * 1982-01-18 1983-07-21 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 排熱回収ランキンサイクル装置の蓄熱運転方法及びその装置
JPS61152916A (ja) * 1984-12-27 1986-07-11 Toshiba Corp バイナリ−サイクル発電プラント
JP2002115921A (ja) * 2000-10-12 2002-04-19 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd 冷凍システム
US20120111003A1 (en) * 2008-08-26 2012-05-10 Sanden Corporation Waste Heat Utilization Device for Internal Combustion Engine
JP2014051917A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Daimler Ag 廃熱回収システムと廃熱回収方法
JP2016180322A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 株式会社神戸製鋼所 熱回収型発電システム
JP2017014949A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 いすゞ自動車株式会社 発電システム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6198673B2 (ja) * 2014-05-15 2017-09-20 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置および制御方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58122308A (ja) * 1982-01-18 1983-07-21 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 排熱回収ランキンサイクル装置の蓄熱運転方法及びその装置
JPS61152916A (ja) * 1984-12-27 1986-07-11 Toshiba Corp バイナリ−サイクル発電プラント
JP2002115921A (ja) * 2000-10-12 2002-04-19 Mitsubishi Electric Building Techno Service Co Ltd 冷凍システム
US20120111003A1 (en) * 2008-08-26 2012-05-10 Sanden Corporation Waste Heat Utilization Device for Internal Combustion Engine
JP2014051917A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Daimler Ag 廃熱回収システムと廃熱回収方法
JP2016180322A (ja) * 2015-03-23 2016-10-13 株式会社神戸製鋼所 熱回収型発電システム
JP2017014949A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 いすゞ自動車株式会社 発電システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP6831318B2 (ja) 2021-02-17
EP3492713A2 (en) 2019-06-05
CN109812308A (zh) 2019-05-28
EP3492713A3 (en) 2019-08-14
CN109812308B (zh) 2021-09-28
KR20190059211A (ko) 2019-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5338731B2 (ja) 廃熱回生システム
JP5338730B2 (ja) 廃熱回生システム
JP6315814B2 (ja) エネルギー回収装置及び圧縮装置並びにエネルギー回収方法
JP6377645B2 (ja) 廃熱回収装置の膨張機を加熱するための方法及び装置
JP2005201067A (ja) ランキンサイクルシステム
JP5008441B2 (ja) 内燃機関の廃熱利用装置
JP6223886B2 (ja) 発電装置
WO2013065371A1 (ja) 廃熱回生システム
JP6433749B2 (ja) 熱エネルギー回収装置
JP6981727B2 (ja) 産業設備
JP6406583B2 (ja) ランキンサイクル装置
JP6831318B2 (ja) 熱エネルギー回収システム
JP6495608B2 (ja) 廃熱回収装置
JP6761380B2 (ja) 熱エネルギー回収システム及びそれを搭載する船舶
JP6190330B2 (ja) 熱エネルギー回収装置
JP6170487B2 (ja) 熱エネルギー回収装置
JP6647922B2 (ja) 熱エネルギー回収装置及びその起動方法
JP4936966B2 (ja) 復水熱交換システムおよび復水熱交換器の制御方法
JP2018127970A (ja) 熱エネルギー回収装置
JP6592418B2 (ja) 熱エネルギー回収装置及びその運転方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190930

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200520

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200630

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201006

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210126

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210128

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6831318

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150