JP2023044396A - power recovery system - Google Patents

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Abstract

To provide a power recovery system that suppresses generation of cavitation in a pump part by suppressing gasification of working fluid in the pump part and normally drives a pump by suppressing suction of gas to the pump.SOLUTION: A power recovery system 1 is for recovering cold energy of liquefied gas as power via working fluid for heating the liquefied gas. The power recovery system 1 includes: a condenser 2; a gas-liquid separation tank 4; a pump 6 for cold; an evaporator 8; a turbine 10 for cold; and a first pipeline 31 for supplying the working fluid condensed by the condenser 2 to the gas-liquid separation tank 4, the first pipeline 31 configured so that an outflow port of the first pipeline 31 is located below a liquid surface of the gas-liquid separation tank 4.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、液化ガスを加熱するための作動流体を介して、液化ガスが有する冷熱エネルギーを動力として回収するための動力回収システムに関する。 The present disclosure relates to a power recovery system for recovering cold energy of liquefied gas as power through a working fluid for heating the liquefied gas.

液化ガス(例えば、液化天然ガス)は、輸送や貯蔵を目的として液化され、都市ガスや火力発電などの供給先に供給するに際して、海水などの熱媒体で昇温して気化させることが行われる。液化ガスを気化させる際に、冷熱エネルギーを海水に捨てるのではなく動力として回収する動力回収システム(例えば、冷熱発電サイクル)がある。 Liquefied gas (for example, liquefied natural gas) is liquefied for the purpose of transportation and storage, and when supplied to supply destinations such as city gas and thermal power generation, it is heated and vaporized by a heat medium such as seawater. . There is a power recovery system (for example, a cryogenic power generation cycle) that recovers cold energy as power instead of dumping it into sea water when liquefied gas is vaporized.

液化天然ガスの冷熱発電サイクルとしては、ORC(Organic Rankine Cycle)が知られている。ORCは、クローズドループ内を循環する、水よりも沸点の低い低温の作動流体を、凝縮器(復水器)にて液化天然ガスで冷却、凝縮させた後に、ポンプにより昇圧し、蒸発器にて海水などを熱源として加熱して蒸発させ、この蒸気を冷熱用発電用タービンに導入して動力を得るサイクルプロセスである。 ORC (Organic Rankine Cycle) is known as a cryogenic power generation cycle of liquefied natural gas. ORC circulates in a closed loop and cools and condenses a low-temperature working fluid with a boiling point lower than that of water with liquefied natural gas in a condenser (condenser). It is a cycle process in which seawater is heated as a heat source to evaporate, and this steam is introduced into a cold-heat turbine to generate power.

ORCでは、凝縮器において作動流体を飽和蒸気圧にまで温度を低下させているが、その後ポンプにて昇圧する際に、ポンプ部において作動流体が局所的に蒸発(ガス化)し、キャビテーションが発生することがある。ポンプ部でキャビテーションが発生すると、ポンプの損傷に繋がる恐れがある。また、ポンプにガスが吸い込まれると、ポンプの正常駆動に支障をきたす恐れがある。 In ORC, the temperature of the working fluid is lowered to the saturated vapor pressure in the condenser, but when the pressure is increased by the pump after that, the working fluid locally evaporates (gasifies) in the pump section and cavitation occurs. I have something to do. If cavitation occurs in the pump section, it may lead to damage to the pump. Also, if gas is sucked into the pump, there is a risk that the pump will not be able to operate normally.

そのため、特許文献1では、ポンプ部におけるガス化を抑制するために、凝縮器とポンプの間に液溜めタンクを設置し、液溜めタンクとポンプの間に大きな水位ヘッドを設けるORC装置が開示されている。この特許文献1のORC装置では、液溜めタンクの頂部(天井面)から作動流体が導入されている。 Therefore, Patent Document 1 discloses an ORC device in which a liquid reservoir tank is installed between the condenser and the pump and a large water level head is provided between the liquid reservoir tank and the pump in order to suppress gasification in the pump section. ing. In the ORC device of Patent Document 1, the working fluid is introduced from the top (ceiling surface) of the liquid reservoir tank.

特許第5608755号公報Japanese Patent No. 5608755

特許文献1に開示されている技術で、ポンプ部におけるガス化をさらに抑制する場合、液溜めタンクの容量を大きくし、液溜めタンクとポンプの間に大きな水位ヘッドを設ける必要がある。しかしながら、冷熱発電サイクルのORCでは大気温度(例えば25℃)より低い沸点を有する作動流体を利用するため、液溜めタンクの容量が大きくなると、周辺の大気との伝熱面積が大きくなり、液溜めポンプに貯留されている作動流体が加熱されるため、ポンプ部で気泡生成(ガス化)し易くなる。加えて、発熱したポンプと作動流体との温度差も大きいため、さらにガス化が促進され易い。 In order to further suppress gasification in the pump section with the technique disclosed in Patent Document 1, it is necessary to increase the capacity of the liquid reservoir tank and provide a large water level head between the liquid reservoir tank and the pump. However, since the ORC of the cryogenic power generation cycle uses a working fluid with a boiling point lower than the atmospheric temperature (for example, 25°C), the larger the capacity of the liquid reservoir tank, the larger the heat transfer area with the surrounding atmosphere. Since the working fluid stored in the pump is heated, bubbles are easily generated (gasified) in the pump section. In addition, since the temperature difference between the heated pump and the working fluid is large, the gasification is further facilitated.

上述した事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態の目的は、ポンプ部での作動流体のガス化を抑制することで、ポンプ部におけるキャビテーションの発生を抑制するとともに、ポンプへのガスの吸い込みを抑制してポンプを正常に駆動させることが出来る動力回収システムを提供することにある。 In view of the circumstances described above, an object of at least one embodiment of the present disclosure is to suppress the gasification of the working fluid in the pump unit, thereby suppressing the occurrence of cavitation in the pump unit and preventing gas from being sucked into the pump. To provide a power recovery system capable of normally driving a pump by suppressing the

上記目的を達成するために、本開示の少なくとも一実施形態に係る動力回収システムは、
液化ガスを加熱するための作動流体を介して、前記液化ガスが有する冷熱エネルギーを動力として回収するための動力回収システムであって、
前記作動流体と前記液化ガスとが熱交換することで前記作動流体を凝縮させるように構成された凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記作動流体を液体と気体とに分離して貯留するように構成された気液分離タンクと、
前記気液分離タンクから供給された液体状の前記作動流体を昇圧するように構成された冷熱用ポンプと、
前記冷熱用ポンプにより昇圧された前記作動流体と前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱流体とが熱交換することで前記作動流体を蒸発させるように構成された蒸発器と、
前記蒸発器で生成された気体状の前記作動流体により駆動するように構成された冷熱用タービンと、
前記凝縮器により凝縮された前記作動流体を前記気液分離タンクに供給するための第1管路であって、前記第1管路の流出口が前記気液分離タンクの液面よりも下方に位置するように構成された第1管路と、を備える。
To achieve the above object, a power recovery system according to at least one embodiment of the present disclosure comprises:
A power recovery system for recovering cold energy of the liquefied gas as power through a working fluid for heating the liquefied gas,
a condenser configured to condense the working fluid by exchanging heat between the working fluid and the liquefied gas;
a gas-liquid separation tank configured to separate and store the working fluid condensed by the condenser into a liquid and a gas;
a cooling pump configured to increase the pressure of the liquid working fluid supplied from the gas-liquid separation tank;
an evaporator configured to evaporate the working fluid by exchanging heat between the working fluid pressurized by the cold heat pump and a heating fluid introduced from the outside of the cold heat recovery system;
a cooling turbine configured to be driven by the gaseous working fluid produced by the evaporator;
A first pipeline for supplying the working fluid condensed by the condenser to the gas-liquid separation tank, wherein an outlet of the first pipeline is positioned below the liquid surface of the gas-liquid separation tank. and a first conduit configured to locate.

本開示の動力回収システムによれば、ポンプ部での作動流体のガス化を抑制することで、ポンプ部におけるキャビテーションの発生を抑制するとともに、ポンプへのガスの吸い込みを抑制してポンプを正常に駆動させることが出来る動力回収システムを提供することができる。 According to the power recovery system of the present disclosure, by suppressing the gasification of the working fluid in the pump section, the occurrence of cavitation in the pump section is suppressed, and the suction of gas into the pump is suppressed to operate the pump normally. A power recovery system can be provided that can be driven.

本開示の一実施形態にかかる動力回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of a power recovery system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる動力回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of a power recovery system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる動力回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of a power recovery system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる動力回収システムの全体構成を概略的に示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram schematically showing the overall configuration of a power recovery system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる気液分離タンクの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a gas-liquid separation tank according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる気液分離タンクの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a gas-liquid separation tank according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる気液分離タンクの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a gas-liquid separation tank according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる気液分離タンクの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a gas-liquid separation tank according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる動力回収システムを水上浮遊構造体に設置した場合の例を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an example of a power recovery system installed on a floating structure on water according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる動力回収システムを陸用の液化ガス基地に設置した場合の例を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing an example of a case where a power recovery system according to an embodiment of the present disclosure is installed at a land-use liquefied gas terminal; FIG.

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同じ符号を付し説明を省略することがある。
Several embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiment or shown in the drawings are not meant to limit the scope of the present disclosure, but are merely illustrative examples. do not have.
For example, expressions denoting relative or absolute arrangements such as "in a direction", "along a direction", "parallel", "perpendicular", "center", "concentric" or "coaxial" are strictly not only represents such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function can be obtained.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous", which express that things are in the same state, not only express the state of being strictly equal, but also have tolerances or differences to the extent that the same function can be obtained. It shall also represent the existing state.
For example, expressions that express shapes such as squares and cylinders do not only represent shapes such as squares and cylinders in a geometrically strict sense, but also include irregularities and chamfers to the extent that the same effect can be obtained. The shape including the part etc. shall also be represented.
On the other hand, the expressions "comprising", "including", or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
In addition, the same code|symbol may be attached|subjected about the same structure and description may be abbreviate|omitted.

(動力回収システムの適用例)
図6Aは、本開示の一実施形態にかかる動力回収システム1を水上浮遊構造体101に設置した場合の例を示す概略図である。
本開示の一実施形態に係る動力回収システム1は、図6Aに示されるように、水上浮遊構造体101に設置される。水上浮遊構造体101は、水上に浮遊可能な構造体である。水上浮遊構造体101は、プロペラなどの推進器を駆動させるように構成された推進装置を有し、推進装置を駆動させることで自走可能な船舶や、推進装置を有さない浮体を含むものである。水上浮遊構造体101においては、液状の液化ガスを貯留しており、液状の液化ガスを海水などで暖めて気化させ、エンジン111に流入させて推進力を得ている。液化ガスを気化させる際に、動力回収システム1により冷熱エネルギーを海水に捨てるのではなく電力として回収する。
(Application example of power recovery system)
FIG. 6A is a schematic diagram illustrating an example of a power recovery system 1 according to an embodiment of the present disclosure installed on a floating structure 101 on water.
A power recovery system 1 according to an embodiment of the present disclosure is installed on a floating structure 101 on water, as shown in FIG. 6A. The water floating structure 101 is a structure that can float on water. The water floating structure 101 includes a propulsion device configured to drive a propulsion device such as a propeller, and includes a ship capable of self-propelled by driving the propulsion device and a floating body without a propulsion device. . In the floating structure 101 on water, liquefied gas is stored, and the liquefied gas is heated with seawater or the like to be vaporized, and flowed into the engine 111 to obtain propulsion. When the liquefied gas is vaporized, the power recovery system 1 recovers cold energy as electric power instead of throwing it away in seawater.

図6Bは、本開示の一実施形態にかかる動力回収システム1を陸用の液化ガス基地102に設置した場合の例を示す概略図である。
本開示の一実施形態に係る動力回収システム1は、図6Bに示されるように、陸用のLNG(液化ガス)基地102に設置される。陸用のLNG(液化ガス)基地102では、LNG運搬船が輸送した液化ガスを受け入れ、貯蔵する。そして、都市ガスや火力発電所などの液化ガスの供給先112に供給する際に、液化ガスを海水などで暖めてガスに戻すことが行われる。液化ガスを気化させる際に、動力回収システム1により冷熱エネルギーを海水に捨てるのではなく電力として回収する。
FIG. 6B is a schematic diagram showing an example in which the power recovery system 1 according to an embodiment of the present disclosure is installed at a land-use liquefied gas terminal 102. As shown in FIG.
A power recovery system 1 according to an embodiment of the present disclosure is installed at a land-based LNG (liquefied gas) terminal 102, as shown in FIG. 6B. A land-based LNG (liquefied gas) terminal 102 receives and stores liquefied gas transported by LNG carriers. Then, when the liquefied gas is supplied to a liquefied gas supply destination 112 such as city gas or a thermal power plant, the liquefied gas is heated with seawater or the like to return to gas. When the liquefied gas is vaporized, the power recovery system 1 recovers cold energy as electric power instead of throwing it away in seawater.

ここで、本開示の動力回収システム1は、上述した液化ガスの具体例として液化天然ガス(LNG)を例に挙げて説明しているが、本開示は、液化天然ガス以外の液化ガス(液化石油ガス、液体水素など)にも適用可能である。 Here, the power recovery system 1 of the present disclosure has been described by taking liquefied natural gas (LNG) as a specific example of the above-described liquefied gas, but the present disclosure applies to liquefied gas other than liquefied natural gas (liquefied petroleum gas, liquid hydrogen, etc.).

(動力回収システム1の全体構成)
図1~図4は、本開示の一実施形態にかかる動力回収システム1の全体構成を概略的に示す概略構成図である。
(Overall Configuration of Power Recovery System 1)
1 to 4 are schematic configuration diagrams that schematically show the overall configuration of a power recovery system 1 according to an embodiment of the present disclosure.

本開示の一実施形態に係る動力回収システム1は、液化ガスを加熱するための作動流体を介して、液化ガスが有する冷熱エネルギーを動力として回収するためのシステムである。本開示の一実施形態に係る動力回収システム1は、図1~図4に示すように、凝縮器2と、気液分離タンク4と、冷熱用ポンプ6と、蒸発器8と、冷熱用タービン10と、を備えている。凝縮器2と、気液分離タンク4と、冷熱用ポンプ6と、蒸発器8と、冷熱用タービン10とは、循環流路3によってそれぞれ接続されている。作動流体が液体や気体に状態変化をしながら循環流路3内を循環することで、動力回収システム1が駆動されるように構成されている。 A power recovery system 1 according to an embodiment of the present disclosure is a system for recovering cold energy of liquefied gas as power through a working fluid for heating the liquefied gas. As shown in FIGS. 1 to 4, the power recovery system 1 according to one embodiment of the present disclosure includes a condenser 2, a gas-liquid separation tank 4, a cooling pump 6, an evaporator 8, and a cooling turbine. 10 and. The condenser 2 , the gas-liquid separation tank 4 , the cooling pump 6 , the evaporator 8 , and the cooling turbine 10 are connected by a circulation flow path 3 . The power recovery system 1 is driven by the working fluid circulating in the circulation flow path 3 while changing its state to liquid or gas.

凝縮器2は、作動流体と液化ガスとが熱交換することで作動流体を凝縮させるように構成されている。凝縮器2の内部には、循環流路3を循環する作動流体が流入する加熱側管路21と、動力回収システム1の外部から導入される液化ガスが流入する被加熱側管路22が設けられており、作動流体と液化ガスとが熱交換するように構成されている。凝縮器2において、熱交換により作動流体は冷却され凝縮し、液化ガスは加熱される。 The condenser 2 is configured to condense the working fluid through heat exchange between the working fluid and the liquefied gas. Inside the condenser 2, there are provided a heating-side pipeline 21 into which the working fluid circulating in the circulation flow path 3 flows, and a heated-side pipeline 22 into which the liquefied gas introduced from the outside of the power recovery system 1 flows. and configured for heat exchange between the working fluid and the liquefied gas. In the condenser 2, the working fluid is cooled and condensed by heat exchange, and the liquefied gas is heated.

循環流路3は、凝縮器2と気液分離タンク4とを接続する第1管路31と、気液分離タンク4と冷熱用ポンプ6とを接続する第2管路32と、冷熱用ポンプ6と蒸発器8とを接続する第3管路33と、蒸発器8と冷熱用タービン10とを接続する第4管路34と、冷熱用タービン10と凝縮器2とを接続する第5管路35と、を含んでいる。作動流体は、循環流路3内を液体や気体に状態変化をしながら循環し、動力回収システム1を駆動させる。
なお、以下の説明において、「上流側」とは、循環流路3を流れる作動流体の流れ方向の上流側を意味し、「下流側」とは、循環流路3を流れる作動流体の流れ方向の下流側を意味している。
The circulation flow path 3 includes a first pipeline 31 connecting the condenser 2 and the gas-liquid separation tank 4, a second pipeline 32 connecting the gas-liquid separation tank 4 and the cooling pump 6, and a cooling pump. 6 and the evaporator 8; a fourth pipe 34 connecting the evaporator 8 and the cooling turbine 10; and a fifth pipe connecting the cooling turbine 10 and the condenser 2. a path 35; The working fluid circulates in the circulation passage 3 while changing its state to liquid or gas, and drives the power recovery system 1 .
In the following description, "upstream side" means the upstream side in the direction of flow of the working fluid flowing through the circulation channel 3, and "downstream side" means the direction of flow of the working fluid flowing through the circulation channel 3. means the downstream side of

第1管路31は、凝縮器2の下流側、気液分離タンク4の上流側に配置され、凝縮器2と気液分離タンク4とを接続している。第1管路31の上流側端部は、凝縮器2の加熱側管路21の下流側端部と接続されている。第1管路31の下流側は、気液分離タンク4に接続されている。凝縮器2によって凝縮された液体状の作動流体は、第1管路31内を流れて、気液分離タンク4へ供給される。 The first pipe line 31 is arranged downstream of the condenser 2 and upstream of the gas-liquid separation tank 4 and connects the condenser 2 and the gas-liquid separation tank 4 . The upstream end of the first pipeline 31 is connected to the downstream end of the heating-side pipeline 21 of the condenser 2 . The downstream side of the first pipeline 31 is connected to the gas-liquid separation tank 4 . The liquid working fluid condensed by the condenser 2 flows through the first pipeline 31 and is supplied to the gas-liquid separation tank 4 .

気液分離タンク4は、凝縮器2で凝縮された作動流体を液体と気体とに分離して貯留するように構成されている。気液分離タンク4の内部には、液面41を境として、その上方に気体状の作動流体で構成される気相部42が形成され、その下方に液体状の作動流体で構成される液相部43が形成される。 The gas-liquid separation tank 4 is configured to separate the working fluid condensed by the condenser 2 into a liquid and a gas and store them. Inside the gas-liquid separation tank 4, a gas phase portion 42 composed of a gaseous working fluid is formed above the liquid surface 41 with a liquid surface 41 as a boundary, and a liquid phase portion 42 composed of a liquid working fluid is formed below the gas phase portion 42. A phase portion 43 is formed.

また、気液分離タンク4は、気液分離タンク4の天井面44が凝縮器2よりも鉛直方向の下方に位置するように設置されている。つまり、第1管路31の上流側端部が第1管路31の下流側端部よりも鉛直方向の上方に位置しており、作動流体は自然流下により第1管路31内を流れるように構成されている。 Further, the gas-liquid separation tank 4 is installed so that the ceiling surface 44 of the gas-liquid separation tank 4 is positioned below the condenser 2 in the vertical direction. In other words, the upstream end of the first pipeline 31 is positioned vertically above the downstream end of the first pipeline 31, and the working fluid flows through the first pipeline 31 by natural flow. is configured to

図示した実施形態では、気液分離タンク4は円柱形状を有している。ただし、気液分離タンク4は、作動流体を液体と気体とに分離し貯留できればよく、その形状は特に限定されない。気液分離タンク4は、例えば、円柱形状や球形状、直方体形状など、実施形態に合わせて形状を適宜選択できる。なお、気液分離タンク4が球形状を有している場合、上述した天井面44は球体の最も高い部分に、後述する底面45は球体の最も低い部分にそれぞれ相当する。 In the illustrated embodiment, the gas-liquid separation tank 4 has a cylindrical shape. However, the shape of the gas-liquid separation tank 4 is not particularly limited as long as it can separate and store the working fluid into liquid and gas. The shape of the gas-liquid separation tank 4 can be appropriately selected according to the embodiment, for example, a cylindrical shape, a spherical shape, a rectangular parallelepiped shape, or the like. When the gas-liquid separation tank 4 has a spherical shape, the ceiling surface 44 described above corresponds to the highest portion of the sphere, and the bottom surface 45 described later corresponds to the lowest portion of the sphere.

気液分離タンク4の気相部42の温度は、飽和蒸気温度以上となっており、飽和蒸気温度か、外部からの影響によりそれよりも少し高い温度になっている。気液分離タンク4の液相部43の温度は、液面41において飽和蒸気温度以上の気相部42の影響を受けるため、鉛直方向において液相部43の液面41側から底面45側に向かって温度が低くなるような温度勾配を有している。 The temperature of the gas phase portion 42 of the gas-liquid separation tank 4 is equal to or higher than the saturated vapor temperature, and is slightly higher than the saturated vapor temperature due to external influence. The temperature of the liquid phase portion 43 of the gas-liquid separation tank 4 is affected by the gas phase portion 42 having a temperature equal to or higher than the saturated vapor temperature at the liquid surface 41. It has a temperature gradient such that the temperature becomes lower toward it.

第2管路32は、気液分離タンク4の下流側、冷熱用ポンプ6の上流側に配置され、気液分離タンク4と冷熱用ポンプ6とを接続している。第2管路32の上流側端部は、気液分離タンク4の液相部43に位置しており、液体状の作動流体が第2管路32の内部に流入可能なように開口している。第2管路32の下流側端部は冷熱用ポンプ6の吸込口に接続されている。気液分離タンク4の液相部43に貯留された液体状の作動流体は、第2管路32を流れて冷熱用ポンプ6へ供給される。 The second pipe line 32 is arranged downstream of the gas-liquid separation tank 4 and upstream of the cooling pump 6 , and connects the gas-liquid separation tank 4 and the cooling pump 6 . The upstream end of the second pipe 32 is located in the liquid phase portion 43 of the gas-liquid separation tank 4 and is open so that the liquid working fluid can flow into the second pipe 32 . there is A downstream end of the second pipe line 32 is connected to a suction port of the cold pump 6 . The liquid working fluid stored in the liquid phase portion 43 of the gas-liquid separation tank 4 flows through the second pipe line 32 and is supplied to the cold/heat pump 6 .

冷熱用ポンプ6は、気液分離タンク4から供給された液体状の作動流体を昇圧するように構成されている。吸込口から流入した液体状の作動流体は、冷熱用ポンプ6の昇圧部(例えば、羽根車など)によって、昇圧されて吐出口から流出される。
また、冷熱用ポンプ6は、気液分離タンク4の底面45より鉛直方向の下方に設置されている。つまり、第2管路32の上流側端部が第2管路32の下流側端部よりも鉛直方向の上方に位置しており、作動流体は液面41と冷熱用ポンプ6の吸込口とのヘッド差、及び冷熱用ポンプ6の吸い込み力により、第2管路32内を流れるように構成されている。
The cold/heat pump 6 is configured to pressurize the liquid working fluid supplied from the gas-liquid separation tank 4 . The liquid working fluid that has flowed in from the suction port is pressurized by a pressurizing section (for example, an impeller) of the cooling pump 6 and flows out from the discharge port.
Also, the cooling pump 6 is installed below the bottom surface 45 of the gas-liquid separation tank 4 in the vertical direction. In other words, the upstream end of the second pipeline 32 is located vertically above the downstream end of the second pipeline 32 , and the working fluid flows between the liquid surface 41 and the suction port of the cooling/heating pump 6 . and the suction force of the cooling/heating pump 6, the air flows through the second pipe line 32. As shown in FIG.

冷熱用ポンプ6は、作動流体を昇圧できればよく、その形式は特に限定されない。例えば、ターボ形ポンプ(遠心ポンプ、斜流ポンプ、軸流ポンプなど)や容積形ポンプ(往復形ポンプ、回転形ポンプ)など、実施形態に合わせて形式を適宜選択できる。 The cooling pump 6 is not particularly limited as long as it can pressurize the working fluid. For example, a turbo pump (centrifugal pump, mixed flow pump, axial flow pump, etc.) or positive displacement pump (reciprocating pump, rotary pump) can be appropriately selected according to the embodiment.

第3管路33は、冷熱用ポンプ6の下流側、蒸発器8の上流側に配置され、冷熱用ポンプ6と蒸発器8とを接続している。第3管路33の上流側端部は冷熱用ポンプの吐出口に接続されている。第3管路33の下流側端部は、蒸発器8の被加熱側管路81の上流側端部と接続されている。冷熱用ポンプ6により昇圧された液体状の作動流体は、第3管路33内を流れて蒸発器8へ供給される。 The third pipe line 33 is arranged downstream of the cooling pump 6 and upstream of the evaporator 8 and connects the cooling pump 6 and the evaporator 8 . The upstream end of the third pipe line 33 is connected to the discharge port of the cold/heat pump. A downstream end of the third pipeline 33 is connected to an upstream end of a heated pipeline 81 of the evaporator 8 . The liquid working fluid pressurized by the cooling pump 6 flows through the third pipe 33 and is supplied to the evaporator 8 .

蒸発器8は、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体と、動力回収システム1の外部から導入された加熱流体とが熱交換することで作動流体を蒸発させるように構成されている。蒸発器8の内部には、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体が流入する被加熱側管路81と、動力回収システム1の外部から導入される加熱流体が流入する加熱側管路82が設けられており、作動流体と加熱流体とが熱交換するように構成されている。蒸発器8において、熱交換により作動流体は加熱され蒸発し、加熱流体は冷却される。 The evaporator 8 is configured to evaporate the working fluid by exchanging heat between the working fluid pressurized by the cold/heat pump 6 and the heating fluid introduced from the outside of the power recovery system 1 . Inside the evaporator 8, there are a heated side pipeline 81 into which the working fluid pressurized by the cooling pump 6 flows, and a heating side pipeline 82 into which the heating fluid introduced from the outside of the power recovery system 1 flows. and is configured for heat exchange between the working fluid and the heating fluid. In the evaporator 8, the working fluid is heated and evaporated by heat exchange, and the heated fluid is cooled.

なお、上述した加熱流体は、動力回収システム1の外部から導入される蒸気や温水、海水や、エンジン冷却水など、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体よりも温度が高い媒体であればよい。本実施形態では、加熱流体として、上述した水上浮遊構造体101のエンジン111の冷却水を用いている。エンジン111の冷却水は海水などよりも高温であるため、加熱流体として海水などを用いる場合と比べて、蒸発器8での熱交換効率を高めることができる。 Note that the above-mentioned heated fluid may be any medium having a higher temperature than the working fluid pressurized by the cold/heat pump 6, such as steam, hot water, seawater, or engine cooling water introduced from the outside of the power recovery system 1. . In this embodiment, the cooling water of the engine 111 of the floating structure 101 described above is used as the heating fluid. Since the cooling water for the engine 111 has a higher temperature than seawater or the like, the heat exchange efficiency in the evaporator 8 can be increased compared to the case where seawater or the like is used as the heating fluid.

第4管路34は、蒸発器8の下流側、冷熱用タービン10の上流側に配置され、蒸発器8と冷熱用タービン10とを接続している。第4管路34の上流側端部は、蒸発器8の被加熱側管路81の下流側端部と接続されている。第4管路34の下流側端部は、冷熱用タービン10の流入部に接続されている。蒸発器8において熱交換され加熱された気体状の作動流体は、第4管路34内を流れて冷熱用タービン10へ供給される。 The fourth pipeline 34 is arranged downstream of the evaporator 8 and upstream of the cold turbine 10 and connects the evaporator 8 and the cold turbine 10 . The upstream end of the fourth pipeline 34 is connected to the downstream end of the heated pipeline 81 of the evaporator 8 . A downstream end of the fourth pipe 34 is connected to an inlet of the cold turbine 10 . The gaseous working fluid heat-exchanged and heated in the evaporator 8 flows through the fourth pipeline 34 and is supplied to the cold/heat turbine 10 .

冷熱用タービン10は、蒸発器8で生成された気体状の作動流体により駆動するように構成されている。冷熱用タービン10は、例えば、回転軸と回転軸に設けられた少なくとも1つの動翼からなる羽根車を有しており、流入部から流入した作動流体が動翼に作用して回転軸が回転するように構成されている。 The cold turbine 10 is configured to be driven by the gaseous working fluid produced by the evaporator 8 . The cold turbine 10 has, for example, a rotating shaft and an impeller composed of at least one moving blade provided on the rotating shaft. is configured to

また、冷熱用タービン10の回転軸には、発電機12が連結されている。発電機12は、冷熱用タービン10の駆動力を駆動源として発電するように構成されている。
すなわち、動力回収システム1が、冷熱用タービン10および発電機12を備えることで、液化ガスが有する冷熱エネルギーを動力(電力)として回収することができる。
A generator 12 is connected to the rotary shaft of the cold turbine 10 . The generator 12 is configured to generate power using the driving force of the cold turbine 10 as a driving source.
That is, the power recovery system 1 includes the cold turbine 10 and the generator 12, so that the cold energy of the liquefied gas can be recovered as power (electric power).

第5管路35は、冷熱用タービン10の下流側、凝縮器2の上流側に配置され、冷熱用タービン10と凝縮器2とを接続している。第5管路35の上流側端部は、冷熱用タービン10の流出部に接続されている。第5管路35の下流側端部は、凝縮器2の加熱側管路21の上流側端部と接続されている。冷熱用タービン10を駆動した気体状の作動流体は、第5管路35内を流れて凝縮器2へ供給される。 The fifth pipeline 35 is arranged downstream of the cold turbine 10 and upstream of the condenser 2 , and connects the cold turbine 10 and the condenser 2 . The upstream end of the fifth pipeline 35 is connected to the outflow of the cold turbine 10 . A downstream end of the fifth pipeline 35 is connected to an upstream end of the heating-side pipeline 21 of the condenser 2 . The gaseous working fluid that has driven the cold turbine 10 flows through the fifth pipe 35 and is supplied to the condenser 2 .

(第1管路31の流出口311の位置)
図5A~図5Dは、本開示の一実施形態にかかる気液分離タンク4の概略断面図である。
本開示の一実施形態に係る動力回収システム1では、図5A~図5Dに示したように、第1管路31の流出口311が、気液分離タンク4の液面41よりも下方に位置するように構成されている。
(Position of outflow port 311 of first pipeline 31)
5A-5D are schematic cross-sectional views of a gas-liquid separation tank 4 according to one embodiment of the present disclosure.
In the power recovery system 1 according to one embodiment of the present disclosure, as shown in FIGS. is configured to

第1管路31の流出口311が、気液分離タンク4の液面41よりも下方に位置しているため、凝縮器2により凝縮された作動流体は、気相部42にではなく、液相部43に直接供給されることとなる。そのため、第1管路31の流出口311が、気液分離タンク4の液面41よりも上方に位置している場合、すなわち、凝縮器2により凝縮された作動流体が気相部42を介して液相部43に供給される場合と比べて、気相部42で作動流体が温められることがないため、低い温度状態のまま作動流体を液相部43に供給することができる。そして、気液分離タンク4から液体状の作動流体を冷熱用ポンプ6に供給する際も、低い温度状態のまま流入させることが出来るので、冷熱用ポンプ6のポンプ部での作動流体のガス化を抑制することが出来る。これにより、冷熱用ポンプ6のポンプ部でのキャビテーションの発生を抑制するとともに、冷熱用ポンプ6にガスが吸い込まれるのを抑制して冷熱用ポンプ6を正常に駆動させることが出来る。 Since the outflow port 311 of the first pipe 31 is located below the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4, the working fluid condensed by the condenser 2 is not in the gas phase portion 42 but in the liquid It will be supplied directly to the phase section 43 . Therefore, when the outflow port 311 of the first pipe line 31 is positioned above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4, that is, when the working fluid condensed by the condenser 2 passes through the gas phase portion 42, Since the working fluid is not warmed in the gas phase portion 42 as compared with the case where the working fluid is supplied to the liquid phase portion 43 by heating, the working fluid can be supplied to the liquid phase portion 43 in a low temperature state. Also, when the liquid working fluid is supplied from the gas-liquid separation tank 4 to the cooling pump 6, it can be supplied in a low temperature state. can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cavitation in the pump portion of the cold pump 6 and to suppress gas from being sucked into the cold pump 6 so that the cold pump 6 can be driven normally.

一実施形態では、図5A~図5Dに示したように、第1管路31の流出口311は、気液分離タンク4の鉛直方向の中間よりも下方に位置するように構成されていてもよい。 In one embodiment, as shown in FIGS. 5A to 5D, the outlet 311 of the first pipe line 31 is configured to be positioned below the middle of the gas-liquid separation tank 4 in the vertical direction. good.

一般的に気液分離タンク4の液面41は中間位置(50%位置)よりも上部に位置している。このため、このような構成によれば、凝縮器2により凝縮された作動流体は、気液分離タンク4の気相部42にではなく、気液分離タンク4の液相部43に設けられた第1管路31の流出口311から、気液分離タンク4に作動流体を直接供給されることとなる。 Generally, the liquid level 41 of the gas-liquid separation tank 4 is located above the intermediate position (50% position). Therefore, according to such a configuration, the working fluid condensed by the condenser 2 is provided not in the gas phase portion 42 of the gas-liquid separation tank 4 but in the liquid phase portion 43 of the gas-liquid separation tank 4. The working fluid is directly supplied to the gas-liquid separation tank 4 from the outflow port 311 of the first pipeline 31 .

一実施形態では、上述したように、気液分離タンク4に貯留された液体状の作動流体を冷熱用ポンプ6へ供給するように構成された第2管路32をさらに備えている。そして、図5A~図5Dに示したように、気液分離タンク4の鉛直方向において、底面45の位置を0%位置、天井面44の位置を100%位置と定義した場合に、第1管路31の流出口311および第2管路32の流入口321は、0%~25%の範囲に位置している。 In one embodiment, as described above, the second pipe line 32 is further provided to supply the liquid working fluid stored in the gas-liquid separation tank 4 to the cold/heat pump 6 . 5A to 5D, in the vertical direction of the gas-liquid separation tank 4, when the position of the bottom surface 45 is defined as the 0% position and the position of the ceiling surface 44 is defined as the 100% position, the first pipe Outlet 311 of channel 31 and inlet 321 of second conduit 32 are located in the range of 0% to 25%.

このような構成によれば、第1管路31の流出口311および第2管路32の流入口321が、気液分離タンク4の鉛直方向において、0%~25%の範囲(すなわち底面45側)に位置している。このため、第1管路31の流出口311から液相部43に流出した作動流体が、作動流体の温度が高くなる鉛直方向上方の液相部43で暖められることなく、低い温度状態に維持されたまま、第2管路32の流入口321に流入して、冷熱用ポンプ6に供給される。これにより、冷熱用ポンプ6のポンプ部での作動流体のガス化を抑制することが出来る。 According to such a configuration, the outlet 311 of the first pipe 31 and the inlet 321 of the second pipe 32 are in the range of 0% to 25% in the vertical direction of the gas-liquid separation tank 4 (that is, the bottom surface 45 side). Therefore, the working fluid that has flowed out from the outlet 311 of the first pipe line 31 to the liquid phase portion 43 is maintained at a low temperature without being warmed in the vertically upper liquid phase portion 43 where the temperature of the working fluid is high. As it is, it flows into the inflow port 321 of the second pipe line 32 and is supplied to the cold/heat pump 6 . As a result, gasification of the working fluid in the pump portion of the cold/heat pump 6 can be suppressed.

一実施形態では、図5Aに示したように、第1管路31および第2管路32は、底面45から気液分離タンク4に挿通されている。第1管路31および第2管路32は、底面45から鉛直方向の上方に向かって液面41よりも下方の液相部43中を延在している。 In one embodiment, the first pipeline 31 and the second pipeline 32 are inserted through the gas-liquid separation tank 4 from the bottom surface 45 as shown in FIG. 5A. The first pipeline 31 and the second pipeline 32 extend vertically upward from the bottom surface 45 through the liquid phase portion 43 below the liquid surface 41 .

一実施形態では、図5Bに示したように、第1管路31および第2管路32は、側面46から気液分離タンク4に挿通されている。第1管路31および第2管路32は、側面46から水平方向に向かって液面41よりも下方の液相部43中を延在している。 In one embodiment, the first pipeline 31 and the second pipeline 32 are inserted through the gas-liquid separation tank 4 from the side 46 as shown in FIG. 5B. The first pipeline 31 and the second pipeline 32 extend in the liquid phase portion 43 below the liquid surface 41 in the horizontal direction from the side surface 46 .

幾つかの実施形態では、図5Cおよび図5Dに示したように、第1管路31は、気液分離タンク4の液面41よりも上方から気液分離タンク4に挿通されるとともに液面41よりも下方に向かって延在する内部管路31Bを含んでいる。そして、内部管路31Bの下流側端部に上述した流出口311が形成されている。 In some embodiments, as shown in FIGS. 5C and 5D , the first pipe line 31 is inserted into the gas-liquid separation tank 4 from above the liquid level 41 of the gas-liquid separation tank 4 and is 41 includes an internal conduit 31B extending downwardly. The outflow port 311 described above is formed at the downstream end of the internal pipe line 31B.

このような構成によれば、第1管路31が気液分離タンク4の液面41よりも上方から気液分離タンク4に挿通されるので、液面41よりも下方から気液分離タンク4に挿通される場合と比べて、第1管路31が凝縮器2により凝縮された作動流体よりも温度の高い大気にさらされる距離が低減される。このため、気液分離タンク4の外部において、第1管路31内の作動流体が外部からの入熱によって加熱されることを抑制することができる。 According to such a configuration, since the first pipe line 31 is inserted into the gas-liquid separation tank 4 from above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 , the gas-liquid separation tank 4 is inserted from below the liquid surface 41 . The distance that the first pipe 31 is exposed to the air having a temperature higher than that of the working fluid condensed by the condenser 2 is reduced as compared with the case where the first pipe 31 is inserted through the first pipe 31 . Therefore, outside the gas-liquid separation tank 4, the working fluid in the first pipe line 31 can be prevented from being heated by heat input from the outside.

一実施形態では、図5Cに示したように、第1管路31は、気液分離タンク4の外部に配置されている外部管路31Aと、気液分離タンク4の内部に配置されている内部管路31Bとを含んでいる。第1管路31は、天井面44から気液分離タンク4に挿通されている。内部管路31Bは、天井面44から鉛直方向の下方に向かって液面41よりも下方の液相部43まで延在している。 In one embodiment, as shown in FIG. 5C, the first conduit 31 is arranged inside the gas-liquid separation tank 4 with an external conduit 31A arranged outside the gas-liquid separation tank 4. and an internal conduit 31B. The first pipe line 31 is inserted through the gas-liquid separation tank 4 from the ceiling surface 44 . The internal conduit 31B extends vertically downward from the ceiling surface 44 to the liquid phase portion 43 below the liquid surface 41 .

一実施形態では、図5Dに示したように、第1管路31は、気液分離タンク4の外部に配置されている外部管路31Aと、気液分離タンク4の内部に配置されている内部管路31Bとを含んでいる。第1管路31は、気液分離タンク4の側面46から気液分離タンク4に挿通されている。内部管路31Bは、側面46から水平方向に向かって延在する内部水平管路31B1と、内部水平管路31B1の下流端部から鉛直方向の下方に向かって液面41よりも下方の液相部43まで延在する内部鉛直管路31B2を有している。 In one embodiment, as shown in FIG. 5D, the first conduit 31 is arranged inside the gas-liquid separation tank 4 with an external conduit 31A arranged outside the gas-liquid separation tank 4. and an internal conduit 31B. The first pipe line 31 is inserted through the gas-liquid separation tank 4 from the side surface 46 of the gas-liquid separation tank 4 . The internal pipeline 31B includes an internal horizontal pipeline 31B1 extending horizontally from the side surface 46 and a liquid phase below the liquid surface 41 extending vertically downward from the downstream end of the internal horizontal pipeline 31B1. It has an internal vertical conduit 31 B 2 that extends to the portion 43 .

一実施形態では、図5A~図5Dに示したように、気液分離タンク4の鉛直方向において、第1管路31の流出口311は、第2管路32の流入口321よりも上方に位置している。
このような構成によれば、第1管路31を流れる作動流体に気泡が含まれていた場合であっても、流出口311から流出した気泡が第2管路32の流入口321に流入することを抑制することができる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 5A to 5D, in the vertical direction of the gas-liquid separation tank 4, the outlet 311 of the first conduit 31 is positioned above the inlet 321 of the second conduit 32. positioned.
According to such a configuration, even if bubbles are contained in the working fluid flowing through the first conduit 31 , the bubbles flowing out from the outlet 311 flow into the inlet 321 of the second conduit 32 . can be suppressed.

幾つかの実施形態では、上述した作動流体は、沸点が0℃未満の流体を含んでいる。 In some embodiments, the working fluids described above include fluids with boiling points below 0°C.

このような構成によれば、沸点が0℃未満の流体を作動流体として使用することで、動力回収システム1を作動させることができる。この作動流体には、例えばプロパンなどが挙げられるが、プロパン以外の作動流体を、循環流路3を流れる作動流体とした場合にも適用可能である。 According to such a configuration, the power recovery system 1 can be operated by using a fluid with a boiling point of less than 0° C. as the working fluid. This working fluid includes, for example, propane, but it is also applicable when working fluid other than propane is used as the working fluid flowing through the circulation flow path 3 .

(再循環管路5)
一実施形態では、図2に示すように、動力回収システム1は、冷熱用ポンプ6と蒸発器8との間より分岐し、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体を気液分離タンク4に還流させる再循環管路5をさらに備えている。そして、図5A、図5Bに示される通り、再循環管路5の流出口51は、気液分離タンク4の液面41よりも下方に位置するように設けられている。
(Recirculation line 5)
In one embodiment, as shown in FIG. 2, the power recovery system 1 is branched from between the cooling pump 6 and the evaporator 8, and the working fluid pressurized by the cooling pump 6 is transferred to the gas-liquid separation tank 4. A recirculation line 5 is further provided for refluxing. As shown in FIGS. 5A and 5B, the outlet 51 of the recirculation pipe 5 is positioned below the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 .

このような構成によれば、再循環管路5の流出口51が、気液分離タンク4の液面41の下方に位置しているため、凝縮器2により凝縮された作動流体は、気相部42にではなく、液相部43に直接供給されることとなる。そのため、再循環管路5の流出口51から液相部43に流出した作動流体が、作動流体が温度の高くなる鉛直方向上方の気相部42で暖められることなく、低い温度状態に維持されたまま、第2管路32の流入口321に流入して、冷熱用ポンプ6に供給される。これにより、冷熱用ポンプ6のポンプ部での作動流体のガス化を抑制することが出来る。 According to such a configuration, since the outlet 51 of the recirculation pipe 5 is located below the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4, the working fluid condensed by the condenser 2 is in the gas phase. It is supplied directly to the liquid phase portion 43 instead of to the portion 42 . Therefore, the working fluid that has flowed out from the outlet 51 of the recirculation pipe 5 to the liquid phase portion 43 is maintained at a low temperature without being warmed in the vertically upper gas phase portion 42 where the temperature of the working fluid is high. As it is, it flows into the inflow port 321 of the second pipe line 32 and is supplied to the cold/heat pump 6 . As a result, gasification of the working fluid in the pump portion of the cold/heat pump 6 can be suppressed.

図2に示した実施形態では、再循環管路5の上流側端部は、冷熱用ポンプ6と蒸発器8を接続する第3管路33に接続されている。また、再循環管路5の上流側端部より下流側にはバルブ5Vが設けられており、再循環管路5を開閉できるように構成されている。また、第3管路33は、再循環管路5の上流側端部との接続位置よりも下流側にバルブ33Vが設けられており、第3管路33を開閉できるように構成されている。 In the embodiment shown in FIG. 2, the upstream end of the recirculation line 5 is connected to a third line 33 connecting the cold pump 6 and the evaporator 8 . Further, a valve 5V is provided on the downstream side of the upstream end of the recirculation pipe 5, and is configured to open and close the recirculation pipe 5. As shown in FIG. Further, the third pipeline 33 is provided with a valve 33V on the downstream side of the connection position with the upstream end of the recirculation pipeline 5, so that the third pipeline 33 can be opened and closed. .

冷熱用ポンプ6の起動時には、バルブ33Vは閉弁されるとともにバルブ5Vは開弁される。これにより、気液分離タンク4に貯留された液体状の作動流体は、第2管路32を流れて、冷熱用ポンプ6に吸い込まれて昇圧され、第3管路33に吐出される。そして、再循環管路5を流れて、再び気液分離タンク4に還流される。このように、冷熱用ポンプ6の起動時には、液体状の作動流体が気液分離タンク4と冷熱用ポンプ6との間を循環するようになっている。 When the cold pump 6 is started, the valve 33V is closed and the valve 5V is opened. As a result, the liquid working fluid stored in the gas-liquid separation tank 4 flows through the second pipeline 32 , is sucked into the cooling pump 6 , is pressurized, and is discharged to the third pipeline 33 . Then, it flows through the recirculation line 5 and is returned to the gas-liquid separation tank 4 again. In this manner, the liquid working fluid circulates between the gas-liquid separation tank 4 and the cooling pump 6 when the cooling pump 6 is activated.

冷熱用ポンプ6の起動後、所定の運転状態に達した時(稼働時)には、バルブ33Vを開弁されるとともにバルブ5Vは閉弁される。これにより、冷熱用ポンプ6によって昇圧された作動流体は、再循環管路5を流れることなく循環流路3を循環するようになっている。 After the cold pump 6 is started, when it reaches a predetermined operating state (during operation), the valve 33V is opened and the valve 5V is closed. As a result, the working fluid pressurized by the cold/heat pump 6 circulates through the circulation passage 3 without flowing through the recirculation pipe 5 .

一実施形態では、上述したように、気液分離タンク4の液面41よりも下方の液相部43に再循環管路5の流出口51が位置するように設けられる。そして、気液分離タンク4の鉛直方向において、底面45の位置を0%位置、天井面44の位置を100%位置と定義した場合に、再循環管路5の流出口51は、0%~25%の範囲に位置しているとよい。 In one embodiment, as described above, the outlet 51 of the recirculation pipe 5 is positioned in the liquid phase portion 43 below the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 . Then, in the vertical direction of the gas-liquid separation tank 4, when the position of the bottom surface 45 is defined as the 0% position and the position of the ceiling surface 44 is defined as the 100% position, the outlet 51 of the recirculation pipe 5 is 0% to It should be located in the range of 25%.

このような構成によれば、再循環管路5の流出口51から液相部43に流出した作動流体が、作動流体が温度の高くなる鉛直方向上方の液相部43で暖められることなく、低い温度状態に維持されたまま、第2管路32の流入口321に流入して、冷熱用ポンプ6に供給される。これにより、冷熱用ポンプ6のポンプ部での作動流体のガス化を抑制することが出来る。 According to such a configuration, the working fluid flowing out from the outlet 51 of the recirculation pipe 5 to the liquid phase portion 43 is not warmed in the vertically upper liquid phase portion 43 where the temperature of the working fluid becomes high. It flows into the inlet 321 of the second pipe line 32 and is supplied to the cooling/heating pump 6 while being maintained in a low temperature state. As a result, gasification of the working fluid in the pump portion of the cold/heat pump 6 can be suppressed.

一実施形態では、図5A、図5Bに示したように、気液分離タンク4の鉛直方向において、再循環管路5の流出口51は、第2管路32の流入口321よりも上方に位置している。
このような構成によれば、再循環管路5を流れる作動流体に気泡が含まれていた場合であっても、流出口51から流出した気泡が第2管路32の流入口321に流入することを抑制することができる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 5A and 5B , the outlet 51 of the recirculation conduit 5 is positioned above the inlet 321 of the second conduit 32 in the vertical direction of the gas-liquid separation tank 4 . positioned.
According to such a configuration, even if bubbles are contained in the working fluid flowing through the recirculation conduit 5 , the bubbles flowing out from the outlet 51 flow into the inlet 321 of the second conduit 32 . can be suppressed.

一実施形態では、図5Aに示したように、再循環管路5は底面45から気液分離タンク4に挿通されている。再循環管路5は、底面45から鉛直方向の上方に向かって液面41よりも下方の液相部43中を延在している。 In one embodiment, the recirculation line 5 passes through the gas-liquid separation tank 4 from the bottom surface 45, as shown in FIG. 5A. The recirculation line 5 extends vertically upward through the liquid phase 43 below the liquid surface 41 from the bottom surface 45 .

一実施形態では、図5Bに示したように、再循環管路5は側面46から気液分離タンク4に挿通されている。再循環管路5は、側面46から水平方向に向かって液面41よりも下方の液相部43中を延在している。 In one embodiment, the recirculation line 5 passes through the gas-liquid separation tank 4 from the side 46, as shown in FIG. 5B. The recirculation line 5 extends horizontally from the side 46 through the liquid phase 43 below the liquid level 41 .

一実施形態では、図5A、図5Bに示したように、再循環管路5の流出口51は、第1管路31の流出口311よりも、第2管路31の流入口321から離れて位置している。つまり、第1管路31の流出口311の方が再循環管路5の流出口51よりも第2管路31の流入口321の近くに位置している。
このような構成によれば、第1管路31の流出口311から第2管路31の流入口321に速やかに作動流体を導くことができる。
In one embodiment, the outlet 51 of the recirculation line 5 is further from the inlet 321 of the second line 31 than the outlet 311 of the first line 31, as shown in FIGS. 5A, 5B. is located. That is, the outlet 311 of the first conduit 31 is located closer to the inlet 321 of the second conduit 31 than the outlet 51 of the recirculation conduit 5 is.
With such a configuration, the working fluid can be rapidly guided from the outlet 311 of the first conduit 31 to the inlet 321 of the second conduit 31 .

(第1副管路7)
一実施形態では、図3および図4に示したように、動力回収システム1は、凝縮器2により凝縮された作動流体を気液分離タンク4に供給するための第1副管路7を備えている。そして、図5Aおよび図5Bに示されるように、第1副管路7の流出口71は、気液分離タンク4の液面41よりも上方に位置するように構成されている。
(First sub-pipeline 7)
In one embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the power recovery system 1 comprises a first sub-line 7 for supplying the working fluid condensed by the condenser 2 to the gas-liquid separation tank 4. ing. 5A and 5B, the outflow port 71 of the first sub-pipe 7 is configured to be positioned above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4. As shown in FIGS.

このような構成によれば、気液分離タンク4の液面41よりも上方の気相部42は、気液分離タンク4の液面41よりも上方に第1副管路7の流出口71が設けられているため、第1副管路7より流入する作動流体が気相部42に直接供給されることになる。このため、気液分離タンク4の液面41よりも上方の気相部42の温度が低下し、低い飽和蒸気圧を得ることが出来る。気液分離タンク4の液面41よりも上方の気相部42の圧力(飽和蒸気圧)を低下させると、冷熱用タービン10の出口の圧力も低下するので、タービン効率を向上させることができる。 According to such a configuration, the gas phase portion 42 above the liquid level 41 of the gas-liquid separation tank 4 is located above the liquid level 41 of the gas-liquid separation tank 4 . is provided, the working fluid flowing in from the first sub-pipe 7 is directly supplied to the gas phase portion 42 . Therefore, the temperature of the gas phase portion 42 above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 is lowered, and a low saturated vapor pressure can be obtained. When the pressure (saturated vapor pressure) of the gas phase portion 42 above the liquid level 41 of the gas-liquid separation tank 4 is lowered, the pressure at the outlet of the cryogenic turbine 10 is also lowered, so the turbine efficiency can be improved. .

一実施形態では、図3および図4に示したように、第1副管路7の上流側端部は凝縮器2と気液分離タンク4を接続する第1管路31に接続されている。また、第1副管路7の下流側は、気液分離タンク4の鉛直方向の上方(液面41よりも上方)から、気液分離タンク4に接続されている。そして、図5Aおよび図5Bに示したように、気液分離タンク4の液面41よりも上方の気相部42に第1副管路7の流出口71が位置するように設けられる。 In one embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the upstream end of the first secondary line 7 is connected to the first line 31 connecting the condenser 2 and the gas-liquid separation tank 4. . The downstream side of the first sub-pipe line 7 is connected to the gas-liquid separation tank 4 from above the gas-liquid separation tank 4 in the vertical direction (above the liquid surface 41). 5A and 5B, the outflow port 71 of the first sub-pipe line 7 is positioned in the gas phase portion 42 above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4. As shown in FIGS.

また、一実施形態では、図5Aに示したように、第1副管路7は天井面44から気液分離タンク4に挿通されている。第1副管路7は、天井面44から鉛直方向の下方に向かって液面41よりも上方の気相部42中を延在している。 Moreover, in one embodiment, as shown in FIG. 5A, the first sub-pipe line 7 is inserted through the gas-liquid separation tank 4 from the ceiling surface 44 . The first sub-pipe line 7 extends downward in the vertical direction from the ceiling surface 44 through the gas phase portion 42 above the liquid surface 41 .

一実施形態では、図5Bに示したように、第1副管路7は側面46から気液分離タンク4に挿通されている。第1副管路7は、側面46から水平方向に向かって液面41よりも上方の気相部43中を延在している。 In one embodiment, as shown in FIG. 5B, the first secondary line 7 is inserted through the gas-liquid separation tank 4 from the side 46 . The first sub-pipe 7 extends horizontally from the side surface 46 through the gas phase portion 43 above the liquid surface 41 .

(制御装置9、第1バルブ31V、第2バルブ7V)
一実施形態では、図3および図4に示したように、動力回収システム1は、第1管路31を流れる作動流体の流量を調整可能な第1バルブ31Vと、第1副管路7を流れる作動流体の流量を調整可能な第2バルブ7Vと、第1バルブ31V及び第2バルブ7Vの夫々のバルブ開度を制御可能な制御装置9とを備えている。制御装置9は、気液分離タンク4の液面41よりも上方の気相部42の温度T1と気液分離タンク4から流出されて冷熱用ポンプ6に吸入される前の液体状の作動流体の液温T2との差分ΔTが、第1閾値よりも大きく、且つ、第1閾値よりも大きい第2閾値よりも小さくなるように第1バルブ31V及び第2バルブ7Vの夫々のバルブ開度を制御するように構成される。
(control device 9, first valve 31V, second valve 7V)
In one embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the power recovery system 1 includes a first valve 31V capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing through the first conduit 31, and a first secondary conduit 7. It includes a second valve 7V capable of adjusting the flow rate of the flowing working fluid, and a control device 9 capable of controlling the opening degrees of each of the first valve 31V and the second valve 7V. The control device 9 controls the temperature T1 of the gas phase portion 42 above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 and the liquid working fluid flowing out of the gas-liquid separation tank 4 and before being sucked into the cooling pump 6. The valve opening degrees of the first valve 31V and the second valve 7V are adjusted so that the difference ΔT from the liquid temperature T2 is larger than the first threshold and smaller than the second threshold, which is larger than the first threshold. configured to control.

このような構成によれば、差分ΔTが第1閾値と第2閾値の間で制御されることとなる。差分ΔTが第1閾値よりも小さい場合には、液温T2と飽和温度である気相部42の温度T1との温度差が小さくなるため、液温T2の作動流体が冷熱用ポンプ6への流入時や、冷熱用ポンプ6のポンプ部における少しの加熱でもガス化し易くなる。一方、差分ΔTが第2閾値よりも大きい場合には、気相部42の温度T1の温度が高く、気相部42は高い飽和蒸気圧となり、冷熱用タービン10のタービン効率が低下する恐れがある。そのため、差分ΔTを制御パラメータとし、その差分ΔTに第1閾値と第2閾値を設け制御を行うことで、作業流体のガス化を引き起こすことなく、タービン効率を高めることができる。 According to such a configuration, the difference ΔT is controlled between the first threshold and the second threshold. When the difference ΔT is smaller than the first threshold value, the temperature difference between the liquid temperature T2 and the temperature T1 of the gas phase portion 42, which is the saturation temperature, becomes small. Gasification is facilitated at the time of inflow or even a slight heating at the pump portion of the cooling/heating pump 6 . On the other hand, when the difference ΔT is larger than the second threshold, the temperature T1 of the gas phase portion 42 is high, the gas phase portion 42 has a high saturated steam pressure, and the turbine efficiency of the cold turbine 10 may decrease. be. Therefore, by using the difference ΔT as a control parameter and performing control by setting the first threshold value and the second threshold value for the difference ΔT, it is possible to increase the turbine efficiency without causing gasification of the working fluid.

第2バルブ7Vは、第1副管路7に設けられており、第1副管路7を流れる作動流体の流量を制御できる。また、第1バルブ31Vは、第1副管路7の上流側端部との接続位置よりも下流側の第1管路31に設けられており、第1管路31を流れる作動流体の流量を制御できる。また、第1バルブ31Vおよび第2バルブ7Vは、そのバルブ開度を自動で調整できるようにアクチュエータ(モーターなど)に接続されている。 The second valve 7V is provided in the first sub-pipeline 7 and can control the flow rate of the working fluid flowing through the first sub-pipeline 7 . In addition, the first valve 31V is provided in the first pipe 31 downstream of the connection position with the upstream end of the first sub-pipe 7, and the flow rate of the working fluid flowing through the first pipe 31 is can be controlled. Also, the first valve 31V and the second valve 7V are connected to an actuator (such as a motor) so that the valve opening can be automatically adjusted.

温度T1が上昇すると、気相部42が高い飽和蒸気圧となり、冷熱用タービン10の出口の圧力が上がり、タービン効率が低下する恐れがある。また、液温T2が上昇すると、冷熱用ポンプ6に供給される作動流体の温度が上がるため、冷熱用ポンプ6のポンプ部において作動流体がガス化しやすくなる恐れがある。 When the temperature T1 rises, the gas phase portion 42 has a high saturated steam pressure, and the pressure at the outlet of the cold/heat turbine 10 rises, which may reduce the turbine efficiency. Further, when the liquid temperature T2 rises, the temperature of the working fluid supplied to the cooling pump 6 rises, so there is a possibility that the working fluid is likely to gasify in the pump portion of the cooling pump 6 .

温度T1を下げるためには、凝縮器2によって凝縮された液体状の作動流体が第1副管路7に多く流れるように、第2バルブ7Vを開弁方向に、第1バルブ31Vを閉弁方向に調整するとよい。これにより、第1副管路7の流出口71から気液分離タンク4の気相部42に供給される作動流体の量が増加するので、温度T1を下げることができる。
しかし、第2バルブ7Vを開弁方向に、第1バルブ31Vを閉弁方向に調整したことで、第1管路31を流れる作動流体の量は減少する。このため、第1管路31の流出口311から気液分離タンク4の液相部43に作動流体は供給されにくくなるので、気液分離タンク4の液相部43の液温T2が上昇する。
In order to lower the temperature T1, the second valve 7V is opened and the first valve 31V is closed so that more of the liquid working fluid condensed by the condenser 2 flows through the first sub-pipe 7. Adjust the direction. As a result, the amount of working fluid supplied from the outflow port 71 of the first sub-pipe line 7 to the gas phase portion 42 of the gas-liquid separation tank 4 increases, so that the temperature T1 can be lowered.
However, by adjusting the second valve 7V in the opening direction and the first valve 31V in the closing direction, the amount of working fluid flowing through the first pipe 31 is reduced. As a result, the working fluid is less likely to be supplied from the outflow port 311 of the first pipe line 31 to the liquid phase portion 43 of the gas-liquid separation tank 4, and the liquid temperature T2 of the liquid phase portion 43 of the gas-liquid separation tank 4 rises. .

一方、液温T2の温度を下げるためには、凝縮器2によって凝縮された液体状の作動流体を第1管路31に多く流れるように、第2バルブ7Vを閉弁方向に、第1バルブ31Vを開弁方向に調整するとよい。これにより、第1管路31の流出口311から液相部43に供給される作動流体の量が増加するので、液温T2を下げることができる。
しかし、第2バルブ7Vを閉弁方向に、第1バルブ31Vを開弁方向に調整したことで、第1副管路7を流れる作動流体の量は減少する。このため、第1副管路7の流出口71から気液分離タンク4の気相部42に作動流体は供給されにくくなるので、気液分離タンク4の気相部42の温度T1が上昇する。
On the other hand, in order to lower the liquid temperature T2, the second valve 7V is closed and the first valve 31V should be adjusted in the valve opening direction. As a result, the amount of working fluid supplied to the liquid phase portion 43 from the outlet 311 of the first conduit 31 is increased, so that the liquid temperature T2 can be lowered.
However, by adjusting the second valve 7V in the closing direction and the first valve 31V in the opening direction, the amount of working fluid flowing through the first sub-line 7 is reduced. As a result, the working fluid is less likely to be supplied from the outflow port 71 of the first sub-pipe line 7 to the gas phase portion 42 of the gas-liquid separation tank 4, and the temperature T1 of the gas phase portion 42 of the gas-liquid separation tank 4 rises. .

つまり、温度T1と液温T2は、温度T1を下げようとすると液温T2が上がり、液温T2を下げようとすると温度T1が上がるというトレードオフの関係にある。そこで、温度T1と液温T2との差分ΔTに対して、第1閾値と第2閾値を設ける。 That is, the temperature T1 and the liquid temperature T2 are in a trade-off relationship such that when the temperature T1 is lowered, the liquid temperature T2 rises, and when the liquid temperature T2 is lowered, the temperature T1 rises. Therefore, a first threshold value and a second threshold value are provided for the difference ΔT between the temperature T1 and the liquid temperature T2.

温度T1が上昇した場合には、温度T1と液温T2との温度差が大きくなるため、差分ΔTは大きくなる。そして、差分ΔTが第2閾値よりも大きくならないように、第2バルブ7Vを閉弁方向に、第1バルブ31Vを開弁方向に調整する。これにより、温度T1を下げ、差分ΔTが小さくし、差分ΔTが第2閾値よりも小さくなるように維持することができる。 When the temperature T1 rises, the temperature difference between the temperature T1 and the liquid temperature T2 increases, so the difference ΔT increases. Then, the second valve 7V is adjusted in the closing direction and the first valve 31V is adjusted in the opening direction so that the difference ΔT does not exceed the second threshold value. Thereby, the temperature T1 can be lowered, the difference ΔT can be reduced, and the difference ΔT can be maintained to be smaller than the second threshold.

また、液温T2が上昇した場合には、温度T1と液温T2との温度差が小さくなるため、差分ΔTは小さくなる。そして、差分ΔTが第1閾値よりも小さくならないように、第2バルブ7Vを閉弁方向に、第1バルブ31Vを開弁方向に調整する。これにより、液温T2を下げ、差分ΔTを大きくし、差分ΔTが第1閾値よりも大きくなるように維持することができる。 Further, when the liquid temperature T2 rises, the difference ΔT becomes smaller because the temperature difference between the temperature T1 and the liquid temperature T2 becomes smaller. Then, the second valve 7V is adjusted in the closing direction and the first valve 31V is adjusted in the opening direction so that the difference ΔT does not become smaller than the first threshold value. As a result, the liquid temperature T2 can be lowered, the difference ΔT can be increased, and the difference ΔT can be maintained larger than the first threshold value.

制御装置9は、第1バルブ31Vと第2バルブ7Vのバルブ開度を制御するための電子制御ユニットであり、図示しないCPU(プロセッサ)や、ROMやRAMといったメモリ、外部記憶装置などの記憶装置、I/Oインターフェース、通信インターフェースなどからなるマイクロコンピュータとして構成されていてもよい。そして、例えば上記メモリの主記憶装置にロードされたプログラムの命令に従ってCPUが動作(例えばデータの演算など)することで、後述する第1バルブ31Vおよび第2バルブ7Vのバルブ開度制御を実現してもよい。 The control device 9 is an electronic control unit for controlling the valve opening degrees of the first valve 31V and the second valve 7V, and includes a CPU (processor) (not shown), memories such as ROM and RAM, and storage devices such as external storage devices. , an I/O interface, a communication interface, and the like. Then, for example, the CPU operates (for example, calculates data) according to the instructions of the program loaded in the main storage device of the memory, thereby realizing valve opening degree control of the first valve 31V and the second valve 7V, which will be described later. may

一実施形態では、図4に示されるように、第1センサ131は温度T1を測定し、制御装置9に送信可能ように気液分離タンク4の気相部42に設置される。第2センサ132は、液温T2を測定し、制御装置9に送信可能なように第2管路32における冷熱用ポンプ6近傍に設置される。第1センサ131および第2センサ132は、制御装置9に測定した温度T1と液温T2を信号として有線又は無線の通信回線を通じて継続的に送信するようになっている。 In one embodiment, as shown in FIG. 4, a first sensor 131 is installed in the gas phase section 42 of the gas-liquid separation tank 4 so as to measure and transmit the temperature T1 to the controller 9 . The second sensor 132 is installed in the vicinity of the cooling/heating pump 6 in the second pipe line 32 so as to measure the liquid temperature T2 and transmit it to the control device 9 . The first sensor 131 and the second sensor 132 continuously transmit the measured temperature T1 and liquid temperature T2 to the control device 9 as signals through a wired or wireless communication line.

制御装置9は、上述した温度T1と液温T2との差分ΔTが、第1閾値よりも大きく且つ第2閾値よりも小さい値となるようにフィードバック制御を行う。具体的には、制御装置9は、差分ΔTが、第1閾値よりも大きく且つ第2閾値よりも小さい値となるような第1バルブ31Vおよび第2バルブ7Vの夫々のバルブ開度を演算して、その指令信号を第1バルブ31Vおよび第2バルブ7Vに出力する。第1バルブ31Vおよび第2バルブ7Vは、入力された指令信号に基づいてバルブ開度を調整する。この一連の制御が所定時間ごとに繰り返されることで、差分ΔTが第1閾値よりも大きく且つ第2閾値よりも小さい値となるように維持される。 The control device 9 performs feedback control so that the difference ΔT between the temperature T1 and the liquid temperature T2 is larger than the first threshold and smaller than the second threshold. Specifically, the control device 9 calculates the valve opening degrees of the first valve 31V and the second valve 7V such that the difference ΔT is larger than the first threshold value and smaller than the second threshold value. Then, the command signal is output to the first valve 31V and the second valve 7V. The first valve 31V and the second valve 7V adjust valve opening based on the input command signal. By repeating this series of controls at predetermined time intervals, the difference ΔT is maintained at a value larger than the first threshold and smaller than the second threshold.

(第2再循環管路15)
一実施形態では、図2に示したように、動力回収システム1は、再循環管路5から分岐し、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体を凝縮器2に還流させる第2再循環管路15と、第2再循環管路15を流れる作動流体の流量を調整可能な第1還流バルブ16Vと、再循環管路5における第2再循環管路15との分岐位置よりも下流側を流れる作動流体の流量を調整可能な第2還流バルブ17Vと、第1還流バルブ16V及び第2還流バルブ17Vの夫々のバルブ開度を制御可能な制御装置9と、をさらに備えている。
(Second recirculation line 15)
In one embodiment, as shown in FIG. 2, the power recovery system 1 includes a second recirculation line that branches off from the recirculation line 5 and returns the working fluid pressurized by the cold pump 6 to the condenser 2. 15, the first recirculation valve 16V capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing through the second recirculation line 15, and the recirculation line 5 downstream of the branch position of the second recirculation line 15. It further includes a second recirculation valve 17V capable of adjusting the flow rate of the flowing working fluid, and a controller 9 capable of controlling the valve opening degrees of each of the first recirculation valve 16V and the second recirculation valve 17V.

そして、制御装置9は、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体の液温が所定温度(第3閾値)を下回る場合には、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体を気液分離タンク4に還流させ、且つ、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体の液温が所定温度(第3閾値)を上回る場合には、冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体を凝縮器2に還流させるように、第1還流バルブ16V及び第2還流バルブ17Vの夫々のバルブ開度を制御するように構成されている。 Then, when the liquid temperature of the working fluid pressurized by the cooling pump 6 is below a predetermined temperature (third threshold), the control device 9 removes the working fluid pressurized by the cooling pump 6 from the gas-liquid separation tank 4 to the gas-liquid separation tank 4 . and when the liquid temperature of the working fluid pressurized by the cooling pump 6 exceeds a predetermined temperature (third threshold), the working fluid pressurized by the cooling pump 6 is returned to the condenser 2. Thus, it is configured to control the respective valve opening degrees of the first recirculation valve 16V and the second recirculation valve 17V.

冷熱用ポンプ6からの入熱により作動流体の温度が所定温度以上に上昇した場合に、その温度上昇した作動流体を気液分離タンク4に還流させると、気液分離タンク4に貯留されている作動流体の温度を上昇させてしまう虞がある。よって、このような構成によれば、冷熱用ポンプ6からの入熱により作動流体の温度が所定温度(第3閾値)以上に上昇した場合には、その作動流体を凝縮器2に還流させ、凝縮器で温度低下させてから気液分離タンク4に供給することで、気液分離タンク4に貯留されている作動流体の温度が上昇することを抑制することができる。 When the temperature of the working fluid rises to a predetermined temperature or higher due to the heat input from the cooling pump 6, the working fluid whose temperature has risen is returned to the gas-liquid separation tank 4, whereupon it is stored in the gas-liquid separation tank 4. There is a possibility that the temperature of the working fluid is increased. Therefore, according to such a configuration, when the temperature of the working fluid rises to a predetermined temperature (third threshold value) or higher due to heat input from the cooling pump 6, the working fluid is returned to the condenser 2, By supplying the working fluid to the gas-liquid separation tank 4 after the temperature is lowered by the condenser, it is possible to suppress the temperature rise of the working fluid stored in the gas-liquid separation tank 4 .

図2に示した実施形態では、第1還流バルブ16Vは、第2再循環管路15に設けられており、第2再循環管路15を流れる作動流体の流量を制御できる。また、第2還流バルブ17Vは、再循環管路5における第2再循環管路15との分岐位置よりも下流側に設けられており、分岐位置よりも下流側の再循環管路5を流れる作動流体の流量を制御できる。また、第1還流バルブ16Vおよび第2還流バルブ17Vは、そのバルブ開度を自動で調整できるようにアクチュエータ(モーターなど)に接続されている。また、再循環管路5における第2再循環管路15との分岐位置よりも上流側には、再循環管路5を流れる作動流体の温度(冷熱用ポンプ6により昇圧された作動流体の液温)を測定可能な第3センサ133が設置されている。第3センサ133は、制御装置9に測定した作動流体の温度を信号として有線又は無線の通信回線を通じて継続的に送信するようになっている。 In the embodiment shown in FIG. 2, the first return valve 16V is provided in the second recirculation line 15 and can control the flow rate of working fluid flowing through the second recirculation line 15 . In addition, the second recirculation valve 17V is provided downstream of the branching position of the recirculation pipe 5 with the second recirculation pipe 15, and the gas flows through the recirculation pipe 5 downstream of the branching position. The flow rate of working fluid can be controlled. Also, the first recirculation valve 16V and the second recirculation valve 17V are connected to an actuator (such as a motor) so as to automatically adjust the valve opening. In addition, the temperature of the working fluid flowing through the recirculation pipe 5 (liquid pressure of the working fluid pressurized by the cooling/heating pump 6 A third sensor 133 capable of measuring temperature) is installed. The third sensor 133 continuously transmits the temperature of the working fluid measured to the control device 9 as a signal through a wired or wireless communication line.

(ガス抜き管11)
一実施形態では、図4に示したように、動力回収システム1は、第1管路31から分岐されるガス抜き管11であって、凝縮器2で凝縮されなかった気体状の作動流体を第1管路31の外部へ排出するためのガス抜き管11をさらに備える。
(Gas vent pipe 11)
In one embodiment, as shown in FIG. 4 , the power recovery system 1 includes a gas vent pipe 11 branched from the first pipe line 31 to remove gaseous working fluid that has not been condensed in the condenser 2. A gas vent pipe 11 for discharging to the outside of the first pipeline 31 is further provided.

このような構成によれば、作動流体が凝縮器2で十分に液化しなかった場合に、第1管路31にガス抜き管11が設けられることにより、第1管路31のガスを外部へ排出することができる。このため、気液分離タンク4の液面41よりも下方に位置する液相部43へのガスの流入、冷熱用ポンプ6部へのガスの吸入を抑制することができる。 According to such a configuration, when the working fluid is not sufficiently liquefied in the condenser 2, the first pipeline 31 is provided with the gas vent pipe 11, so that the gas in the first pipeline 31 is discharged to the outside. can be discharged. Therefore, it is possible to suppress the inflow of gas into the liquid phase portion 43 located below the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 and the intake of gas into the cold/heat pump 6 portion.

図4に示した実施形態では、ガス抜き管11は、第1管路31から分岐して鉛直方向の上方に向かって延在している。そして、ガス抜き管11の下流側端部は、気液分離タンク4の液面41よりも鉛直方向の上方に位置している。 In the embodiment shown in FIG. 4, the gas vent pipe 11 branches off from the first pipeline 31 and extends upward in the vertical direction. The downstream end of the gas vent pipe 11 is located above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 in the vertical direction.

また、図4に示した実施形態では、ガス抜き管11の下流側端部は、排出ガス管路14と接続されている。排出ガス管路14は、ガス抜き管11と気液分離タンク4を接続している。排出ガス管路14の下流側は、図5Aおよび図5Bに示すように、気液分離タンク4の液面41よりも鉛直方向の上方から、気液分離タンク4に接続されている。そして、気液分離タンク4の液面41よりも上方の気相部42に排出ガス管路14の流出口141が位置するように設けられる。このような構成によれば、第1管路31の外部に排出された気体状の作動流体を、動力回収システム1の外部に放出することなく、動力回収システム1内で循環させることができる。そのため、動力回収システム1内を循環する作動流体のロスを抑制することができる。 Moreover, in the embodiment shown in FIG. 4 , the downstream end of the gas vent pipe 11 is connected to the exhaust gas pipeline 14 . The exhaust gas line 14 connects the gas vent pipe 11 and the gas-liquid separation tank 4 . The downstream side of the exhaust gas pipe 14 is connected to the gas-liquid separation tank 4 from above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 in the vertical direction, as shown in FIGS. 5A and 5B. Further, the outflow port 141 of the exhaust gas pipe line 14 is provided so as to be positioned in the gas phase portion 42 above the liquid surface 41 of the gas-liquid separation tank 4 . According to such a configuration, the gaseous working fluid discharged to the outside of the first conduit 31 can be circulated within the power recovery system 1 without being discharged to the outside of the power recovery system 1 . Therefore, loss of the working fluid circulating in the power recovery system 1 can be suppressed.

また、一実施形態では、図5Aに示したように、排出ガス管路14は天井面44から気液分離タンク4に挿通されている。排出ガス管路14は、天井面44から鉛直方向の下方に向かって液面41よりも上方の気相部42中を延在している。 Further, in one embodiment, as shown in FIG. 5A, the exhaust gas pipeline 14 is inserted through the gas-liquid separation tank 4 from the ceiling surface 44 . The exhaust gas pipe 14 extends downward in the vertical direction from the ceiling surface 44 through the gas phase portion 42 above the liquid surface 41 .

一実施形態では、図5Bに示したように、排出ガス管路14は側面46から気液分離タンク4に挿通されている。排出ガス管路14は、側面46から水平方向に向かって液面41よりも上方の気相部43中を延在している。 In one embodiment, as shown in FIG. 5B, exhaust gas line 14 passes through gas-liquid separation tank 4 from side 46 . The exhaust gas pipe 14 extends horizontally from the side surface 46 through the gas phase portion 43 above the liquid surface 41 .

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications of the above-described embodiments and modes in which these modes are combined as appropriate.

上述した幾つかの実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握されるものである。 The contents described in the several embodiments described above are understood as follows, for example.

1)一の態様に係る動力回収システム(1)は、
液化ガスを加熱するための作動流体を介して、前記液化ガスが有する冷熱エネルギーを動力として回収するための動力回収システム(1)であって、
前記作動流体と前記液化ガスとが熱交換することで前記作動流体を凝縮させるように構成された凝縮器(2)と、
前記凝縮器(2)で凝縮された前記作動流体を液体と気体とに分離して貯留するように構成された気液分離タンク(4)と、
前記気液分離タンク(4)から供給された液体状の前記作動流体を昇圧するように構成された冷熱用ポンプ(6)と、
前記冷熱用ポンプ(6)により昇圧された前記作動流体と前記動力回収システムの外部から導入された加熱流体とが熱交換することで前記作動流体を蒸発させるように構成された蒸発器(8)と、
前記蒸発器(8)で生成された気体状の前記作動流体により駆動するように構成された冷熱用タービン(10)と、
前記凝縮器(2)により凝縮された前記作動流体を前記気液分離タンクに供給するための第1管路(31)であって、前記第1管路(31)の流出口(311)が前記気液分離タンク(4)の液面(41)よりも下方に位置するように構成された第1管路(31)と、を備える。
1) A power recovery system (1) according to one aspect includes:
A power recovery system (1) for recovering cold energy of the liquefied gas as power through a working fluid for heating the liquefied gas,
a condenser (2) configured to condense the working fluid by exchanging heat between the working fluid and the liquefied gas;
a gas-liquid separation tank (4) configured to separate and store the working fluid condensed in the condenser (2) into a liquid and a gas;
a cooling pump (6) configured to pressurize the liquid working fluid supplied from the gas-liquid separation tank (4);
An evaporator (8) configured to evaporate the working fluid by exchanging heat between the working fluid pressurized by the cooling pump (6) and heating fluid introduced from the outside of the power recovery system. and,
a cryogenic turbine (10) configured to be driven by the gaseous working fluid produced in the evaporator (8);
A first pipeline (31) for supplying the working fluid condensed by the condenser (2) to the gas-liquid separation tank, wherein an outlet (311) of the first pipeline (31) is A first pipe line (31) configured to be positioned below the liquid surface (41) of the gas-liquid separation tank (4).

本開示に係る動力回収システムによれば、第1管路の流出口が、気液分離タンクの液面よりも下方に位置しているため、凝縮器により凝縮された作動流体は、気相部にではなく、液相部に直接供給されることとなる。そのため、第1管路の流出口が、気液分離タンクの液面よりも上方に位置している場合、すなわち、凝縮器により凝縮された作動流体が気相部を介して液相部に供給される場合と比べて、気相部で作動流体が温められることがないため、低い温度状態のまま作動流体を液相部に供給することができる。そして、気液分離タンクから液体状の作動流体を冷熱用ポンプに供給する際も、低い温度状態のまま流入させることが出来るので、冷熱用ポンプのポンプ部での作動流体のガス化を抑制することが出来る。これにより、冷熱用ポンプのポンプ部でのキャビテーションの発生を抑制するとともに、冷熱用ポンプにガスが吸い込まれるのを抑制して冷熱用ポンプを正常に駆動させることが出来る。 According to the power recovery system according to the present disclosure, since the outflow port of the first pipe is positioned below the liquid surface of the gas-liquid separation tank, the working fluid condensed by the condenser is It is supplied directly to the liquid phase, not to the liquid phase. Therefore, when the outlet of the first pipe is positioned above the liquid surface of the gas-liquid separation tank, that is, when the working fluid condensed by the condenser is supplied to the liquid phase through the gas phase, Since the working fluid is not heated in the gas phase as compared with the case where the working fluid is heated, the working fluid can be supplied to the liquid phase while maintaining a low temperature. Also, when the liquid working fluid is supplied from the gas-liquid separation tank to the cooling pump, it can be supplied in a low temperature state, thereby suppressing gasification of the working fluid in the pump section of the cooling pump. can do As a result, it is possible to suppress the occurrence of cavitation in the pump portion of the cold pump, and to suppress gas from being sucked into the cold pump so that the cold pump can be driven normally.

2)別の態様に係る動力回収システムは、1)に記載の動力回収システム(1)であって、気液分離タンク(4)に貯留された液体状の作動流体を冷熱用ポンプ(6)へ供給するように構成された第2管路(32)をさらに備え、
気液分離タンク(4)の鉛直方向において、底面の位置を0%位置、天井面の位置を100%位置と定義した場合に、
第1管路(31)の流出口(311)および第2管路(32)の流入口(321)は、0%~25%の範囲に位置するように構成されている。
2) A power recovery system according to another aspect is the power recovery system (1) according to 1), wherein the liquid working fluid stored in the gas-liquid separation tank (4) is transferred to the cooling/heating pump (6). further comprising a second conduit (32) configured to supply to
In the vertical direction of the gas-liquid separation tank (4), when the position of the bottom surface is defined as the 0% position and the position of the ceiling surface is defined as the 100% position,
The outlet (311) of the first conduit (31) and the inlet (321) of the second conduit (32) are configured to be positioned in the range of 0% to 25%.

このような構成によれば、第1管路の流出口および第2管路の流入口が、気液分離タンク4の鉛直方向において、0%~25%の範囲(すなわち底面側)に位置している。このため、第1管路の流出口から液相部に流出した作動流体が、作動流体の温度が高くなる鉛直方向上方の液相部で暖められることなく、低い温度状態に維持されたまま、第2管路の流入口に流入して、冷熱用ポンプに供給される。これにより、冷熱用ポンプのポンプ部での作動流体のガス化を抑制することが出来る。 According to such a configuration, the outlet of the first pipe and the inlet of the second pipe are located in the range of 0% to 25% (that is, the bottom side) in the vertical direction of the gas-liquid separation tank 4. ing. For this reason, the working fluid that has flowed out from the outlet of the first conduit to the liquid phase portion is not warmed in the vertically upper liquid phase portion where the temperature of the working fluid is high, and is maintained in a low temperature state. It flows into the inflow port of the second pipeline and is supplied to the cold/heat pump. As a result, gasification of the working fluid in the pump portion of the cold/heat pump can be suppressed.

3)さらに別の態様に係る動力回収システムは、1)又は2)に記載の動力回収システム(1)であって、前記作動流体は、沸点が0℃未満の流体を含む。 3) A power recovery system according to still another aspect is the power recovery system (1) according to 1) or 2), wherein the working fluid contains a fluid having a boiling point of less than 0°C.

このような構成によれば、沸点が0℃未満の流体を作動流体として使用することで、本動力回収システムを作動させることができる。この作動流体には、例えばプロパンなどが挙げられるが、プロパン以外の作動流体を、循環流路を流れる作動流体とした場合にも適用可能である。 According to such a configuration, the present power recovery system can be operated by using a fluid with a boiling point of less than 0° C. as the working fluid. Examples of the working fluid include propane, but the working fluid other than propane can also be used as the working fluid flowing through the circulation flow path.

4)さらに別の態様に係る動力回収システムは、1)乃至3)の何れか1項に記載の動力回収システム(1)であって、前記冷熱用ポンプ(6)と前記蒸発器(8)との間より分岐し、前記冷熱用ポンプ(6)により昇圧された前記作動流体を前記気液分離タンク(4)に還流させる再循環管路(5)をさらに備え、
前記再循環管路(5)の流出口(51)は、前記気液分離タンク(4)の前記液面よりも下方に位置する。
4) A power recovery system according to still another aspect is the power recovery system (1) according to any one of 1) to 3), wherein the cold/heat pump (6) and the evaporator (8) and a recirculation pipe (5) for returning the working fluid pressurized by the cooling pump (6) to the gas-liquid separation tank (4),
The outlet (51) of the recirculation line (5) is located below the liquid level of the gas-liquid separation tank (4).

このような構成によれば、再循環管路の流出口が、気液分離タンクの液面の下方に位置しているため、凝縮器により凝縮された作動流体は、気相部にではなく、液相部に直接供給されることとなる。そのため、再循環管路の流出口から液相部に流出した作動流体が、作動流体が温度の高くなる鉛直方向上方の液相部で暖められることなく、低い温度状態に維持されたまま、第2管路の流入口に流入して、冷熱用ポンプに供給される。これにより、冷熱用ポンプのポンプ部での作動流体のガス化を抑制することが出来る。 According to such a configuration, since the outlet of the recirculation pipe is located below the liquid surface of the gas-liquid separation tank, the working fluid condensed by the condenser is not in the gas phase, but in the gas phase. It will be supplied directly to the liquid phase. Therefore, the working fluid that has flowed out from the outlet of the recirculation pipe to the liquid phase portion is not warmed in the vertically upper liquid phase portion where the temperature of the working fluid is high, and is maintained at a low temperature. It flows into the inflow port of 2 pipelines and is supplied to the cooling pump. As a result, gasification of the working fluid in the pump portion of the cold/heat pump can be suppressed.

5)さらに別の態様に係る動力回収システムは、4)に記載の動力回収システム(1)であって、
前記再循環管路(5)から分岐し、前記冷熱用ポンプ(6)により昇圧された前記作動流体を前記凝縮器(2)に還流させる第2再循環管路(15)と、
前記第2再循環管路(15)を流れる前記作動流体の流量を調整可能な第1還流バルブ(16V)と、
前記再循環管路(5)における前記第2再循環管路(15)との分岐位置よりも下流側を流れる前記作動流体の流量を調整可能な第2還流バルブ(17V)と、
前記第1還流バルブ(16V)及び前記第2還流バルブ(17V)の夫々のバルブ開度を制御可能な制御装置(9)と、をさらに備え、
前記制御装置(9)は、
前記冷熱用ポンプ(6)により昇圧された前記作動流体の液温が所定温度を下回る場合には、前記冷熱用ポンプ(6)により昇圧された前記作動流体を前記気液分離タンク(4)に還流させ、且つ、
前記冷熱用ポンプ(6)により昇圧された前記作動流体の液温が前記所定温度を上回る場合には、前記冷熱用ポンプ(6)により昇圧された前記作動流体を前記凝縮器(2)に還流させるように、前記第1還流バルブ(16V)及び前記第2還流バルブ(17V)の夫々の前記バルブ開度を制御するように構成される。
5) A power recovery system according to still another aspect is the power recovery system (1) according to 4),
a second recirculation line (15) branching from the recirculation line (5) and returning the working fluid pressurized by the cooling pump (6) to the condenser (2);
a first recirculation valve (16V) capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing through the second recirculation line (15);
a second recirculation valve (17V) capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing downstream of the branch position of the second recirculation line (15) in the recirculation line (5);
further comprising a control device (9) capable of controlling respective valve opening degrees of the first recirculation valve (16V) and the second recirculation valve (17V),
The control device (9) is
When the liquid temperature of the working fluid pressurized by the cooling pump (6) is below a predetermined temperature, the working fluid pressurized by the cooling pump (6) is transferred to the gas-liquid separation tank (4). reflux, and
When the liquid temperature of the working fluid pressurized by the cooling pump (6) exceeds the predetermined temperature, the working fluid pressurized by the cooling pump (6) is returned to the condenser (2). The valve opening degree of each of the first recirculation valve (16V) and the second recirculation valve (17V) is controlled so as to cause

冷熱用ポンプからの入熱により作動流体の温度が所定温度以上に上昇した場合に、その温度上昇した作動流体を気液分離タンクに還流させると、気液分離タンクに貯留されている作動流体の温度を上昇させてしまう虞がある。よって、このような構成によれば、冷熱用ポンプからの入熱により作動流体の温度が所定温度(第3閾値)以上に上昇した場合には、その作動流体を凝縮器2に還流させ、凝縮器で温度低下させてから気液分離タンクに供給することで、気液分離タンクに貯留されている作動流体の温度が上昇することを抑制することができる。 When the temperature of the working fluid rises to a predetermined temperature or higher due to the heat input from the cold/heat pump, when the working fluid whose temperature rises is returned to the gas-liquid separation tank, the working fluid stored in the gas-liquid separation tank is reduced. There is a risk of raising the temperature. Therefore, according to such a configuration, when the temperature of the working fluid rises to a predetermined temperature (third threshold value) or higher due to the heat input from the cooling pump, the working fluid is returned to the condenser 2 and condensed. By supplying the working fluid to the gas-liquid separation tank after reducing the temperature in the vessel, it is possible to suppress the temperature rise of the working fluid stored in the gas-liquid separation tank.

6)さらに別の態様に係る動力回収システムは、1)乃至5)の何れか1項に記載の動力回収システム(1)であって、前記凝縮器(2)により凝縮された前記作動流体を前記気液分離タンク(4)に供給するための第1副管路(7)であって、前記第1副管路(7)の流出口(71)は、前記気液分離タンク(4)の前記液面(41)よりも上方に位置するように構成された第1副管路(7)をさらに備える。 6) A power recovery system according to still another aspect is the power recovery system (1) according to any one of 1) to 5), wherein the working fluid condensed by the condenser (2) is A first sub-pipeline (7) for supplying to the gas-liquid separation tank (4), wherein an outlet (71) of the first sub-pipeline (7) is connected to the gas-liquid separation tank (4) It further comprises a first sub-pipeline (7) configured to be positioned above the liquid level (41) of the liquid.

このような構成によれば、気液分離タンクの液面よりも上方の気相部は、気液分離タンクの液面よりも上方に第1副管路の流出口が設けられているため、第1副管路より流入する作動流体が気相部に直接供給されることになる。このため、気液分離タンクの液面よりも上方の気相部の温度が低下し、低い飽和蒸気圧を得ることが出来る。気液分離タンクの液面よりも上方の気相部の圧力(飽和蒸気圧)を低下させると、冷熱用タービンの出口の圧力も低下するので、タービン効率を向上させることができる。 According to such a configuration, since the gas phase portion above the liquid surface of the gas-liquid separation tank is provided with the outflow port of the first sub-pipe above the liquid surface of the gas-liquid separation tank, The working fluid flowing in from the first sub-pipe is directly supplied to the gas phase portion. Therefore, the temperature of the gas phase portion above the liquid level in the gas-liquid separation tank is lowered, and a low saturated vapor pressure can be obtained. When the pressure (saturated vapor pressure) of the gas phase portion above the liquid surface of the gas-liquid separation tank is lowered, the pressure at the outlet of the chiller turbine is also lowered, so the turbine efficiency can be improved.

7)さらに別の態様に係る動力回収システムは、6)に記載の動力回収システムであって、
前記第1管路(31)を流れる前記作動流体の流量を調整可能な第1バルブ(31V)と、
前記第1副管路(7)を流れる前記作動流体の流量を調整可能な第2バルブ(7V)と、
前記第1バルブ(31V)及び前記第2バルブ(7V)の夫々のバルブ開度を制御可能な制御装置(9)と、をさらに備え、
前記制御装置(9)は、前記気液分離タンク(4)の前記液面(41)よりも上方の気相の温度T1と前記気液分離タンク(4)から流出されて前記冷熱用ポンプ(6)に吸入される前の液体状の前記作動流体の液温T2との差分ΔTが、第1閾値よりも大きく、且つ、前記第1閾値よりも大きい第2閾値よりも小さくなるように前記第1バルブ(31V)及び前記第2バルブ(7V)の夫々の前記バルブ開度を制御するように構成される。
7) A power recovery system according to still another aspect is the power recovery system according to 6),
a first valve (31V) capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing through the first conduit (31);
a second valve (7V) capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing through the first sub-line (7);
a control device (9) capable of controlling the respective valve opening degrees of the first valve (31V) and the second valve (7V);
The control device (9) controls the temperature T1 of the gas phase above the liquid level (41) of the gas-liquid separation tank (4) and the cooling pump (4). 6) is such that the difference ΔT between the liquid temperature T2 of the liquid working fluid before being sucked is greater than a first threshold value and less than a second threshold value that is greater than the first threshold value. It is configured to control the respective valve opening degrees of the first valve (31V) and the second valve (7V).

このような構成によれば、差分ΔTが第1閾値と第2閾値の間で制御されることとなる。差分ΔTが第1閾値よりも小さい場合には、液温T2と飽和温度である気相部の温度T1との温度差が小さくなるため、液温T2の作動流体が冷熱用ポンプへの流入時や、冷熱用ポンプのポンプ部における少しの加熱でもガス化し易くなる。一方、差分ΔTが第2閾値よりも大きい場合には、気相部の温度T1の温度が高く、気相部は高い飽和蒸気圧となり、冷熱用タービン10のタービン効率が低下する恐れがある。そのため、差分ΔTを制御パラメータとし、その差分ΔTに第1閾値と第2閾値を設け制御を行うことで、作動流体のガス化を引き起こすことなく、タービン効率を高めることができる。 According to such a configuration, the difference ΔT is controlled between the first threshold and the second threshold. When the difference ΔT is smaller than the first threshold, the temperature difference between the liquid temperature T2 and the temperature T1 of the vapor phase portion, which is the saturation temperature, becomes small. Also, even a slight heating in the pump portion of the cold/heat pump facilitates gasification. On the other hand, when the difference ΔT is larger than the second threshold, the temperature T1 of the gas phase portion is high, the gas phase portion has a high saturated steam pressure, and the turbine efficiency of the cold turbine 10 may decrease. Therefore, by using the difference ΔT as a control parameter and performing control by setting the first threshold value and the second threshold value for the difference ΔT, it is possible to increase the turbine efficiency without causing gasification of the working fluid.

8)さらに別の態様に係る動力回収システムは、1)乃至7)の何れか1項に記載の動力回収システム(1)であって、
前記第1管路(31)から分岐されるガス抜き管(11)であって、前記凝縮器(2)で凝縮されなかった気体状の前記作動流体を前記第1管路(31)の外部へ排出するためのガス抜き管(11)をさらに備える。
8) A power recovery system according to still another aspect is the power recovery system (1) according to any one of 1) to 7),
A degassing pipe (11) branched from the first pipe (31), wherein the gaseous working fluid that has not been condensed in the condenser (2) is discharged to the outside of the first pipe (31). It further comprises a vent pipe (11) for discharging to.

このような構成によれば、作動流体が凝縮器で十分に液化しなかった場合に、第1管路にガス抜き管が設けられることにより、第1管路のガスを外部へ排出することができる。このため、気液分離タンクの液面よりも下方に位置する液相部へのガスの流入、冷熱用ポンプ部へのガスの吸入を抑制することができる。 According to such a configuration, when the working fluid is not sufficiently liquefied in the condenser, the gas in the first pipeline can be discharged to the outside by providing the gas vent pipe in the first pipeline. can. Therefore, it is possible to suppress the inflow of gas into the liquid phase portion located below the liquid surface of the gas-liquid separation tank and the intake of gas into the cold/heat pump portion.

9)さらに別の態様に係る動力回収システムは、1)乃至8)の何れか1項に記載の動力回収システム(1)であって、
前記第1管路(31)は、前記気液分離タンク(4)の前記液面(41)よりも上方から前記気液分離タンク(4)に挿通されるとともに前記液面よりも下方に向かって延在する内部管路(31B)を含む。
9) A power recovery system according to still another aspect is the power recovery system (1) according to any one of 1) to 8),
The first pipe line (31) is inserted into the gas-liquid separation tank (4) from above the liquid surface (41) of the gas-liquid separation tank (4) and extends downward from the liquid surface. and an internal conduit (31B) extending through.

このような構成によれば、第1管路が気液分離タンクの液面よりも上方から気液分離タンクに挿通されるので、液面よりも下方から気液分離タンクに挿通される場合と比べて、第1管路が凝縮器により凝縮された作動流体よりも温度の高い大気にさらされる距離が低減される。このため、気液分離タンクの外部において、第1管路内の作動流体が外部からの入熱によって加熱されることを抑制することができる。 According to such a configuration, since the first pipe line is inserted into the gas-liquid separation tank from above the liquid surface of the gas-liquid separation tank, it may be inserted into the gas-liquid separation tank from below the liquid surface. In comparison, the distance that the first conduit is exposed to ambient air at a higher temperature than the working fluid condensed by the condenser is reduced. Therefore, outside the gas-liquid separation tank, the working fluid in the first pipe can be prevented from being heated by heat input from the outside.

1 動力回収システム
2 凝縮器
3 循環流路
4 気液分離タンク
5 再循環管路
5V バルブ
6 冷熱用ポンプ
7 第1副管路
7V 第2バルブ
8 蒸発器
9 制御装置
10 冷熱用タービン
11 ガス抜き管
12 発電機
131 第1センサ
132 第2センサ
133 第3センサ
14 排出ガス管
15 第2再循環管路
16V 第1還流バルブ
17V 第2還流バルブ
21 加熱側管路
22 被加熱側管路
31 第1管路
31V 第1バルブ
311 流出口
31A 外部管路
31B 内部管路
31B1 内部水平管路
31B2 内部鉛直管路
32 第2管路
321 流出口
33 第3管路
33V バルブ
34 第4管路
35 第5管路
41 液面
42 気相部
43 液相部
44 天井面
45 底面
46 側面
81 被加熱側管路
82 加熱側管路
101 水上浮遊構造体
111 エンジン
102 陸用のLNG(液化ガス)基地
112 供給先

1 Power Recovery System 2 Condenser 3 Circulation Channel 4 Gas-Liquid Separation Tank 5 Recirculation Pipeline 5V Valve 6 Cooling Pump 7 First Subline 7V Second Valve 8 Evaporator 9 Controller 10 Cooling Turbine 11 Gas Vent Pipe 12 Generator 131 First sensor 132 Second sensor 133 Third sensor 14 Exhaust gas pipe 15 Second recirculation pipe 16V First return valve 17V Second return valve 21 Heating side pipe 22 Heated side pipe 31 1st pipeline 31V 1st valve 311 outlet 31A external pipeline 31B internal pipeline 31B1 internal horizontal pipeline 31B2 internal vertical pipeline 32 second pipeline 321 outlet 33 third pipeline 33V valve 34 fourth pipeline 35 5 pipeline 41 liquid surface 42 gas phase portion 43 liquid phase portion 44 ceiling surface 45 bottom surface 46 side surface 81 heated side pipeline 82 heating side pipeline 101 floating structure on water 111 engine 102 land LNG (liquefied gas) base 112 Destination

Claims (9)

液化ガスを加熱するための作動流体を介して、前記液化ガスが有する冷熱エネルギーを動力として回収するための動力回収システムであって、
前記作動流体と前記液化ガスとが熱交換することで前記作動流体を凝縮させるように構成された凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記作動流体を液体と気体とに分離して貯留するように構成された気液分離タンクと、
前記気液分離タンクから供給された液体状の前記作動流体を昇圧するように構成された冷熱用ポンプと、
前記冷熱用ポンプにより昇圧された前記作動流体と前記冷熱回収システムの外部から導入された加熱流体とが熱交換することで前記作動流体を蒸発させるように構成された蒸発器と、
前記蒸発器で生成された気体状の前記作動流体により駆動するように構成された冷熱用タービンと、
前記凝縮器により凝縮された前記作動流体を前記気液分離タンクに供給するための第1管路であって、前記第1管路の流出口が、前記気液分離タンクの液面よりも下方に位置するように構成された第1管路と、を備える
動力回収システム。
A power recovery system for recovering cold energy of the liquefied gas as power through a working fluid for heating the liquefied gas,
a condenser configured to condense the working fluid by exchanging heat between the working fluid and the liquefied gas;
a gas-liquid separation tank configured to separate and store the working fluid condensed by the condenser into a liquid and a gas;
a cooling pump configured to increase the pressure of the liquid working fluid supplied from the gas-liquid separation tank;
an evaporator configured to evaporate the working fluid by exchanging heat between the working fluid pressurized by the cold heat pump and a heating fluid introduced from the outside of the cold heat recovery system;
a cooling turbine configured to be driven by the gaseous working fluid produced by the evaporator;
A first pipeline for supplying the working fluid condensed by the condenser to the gas-liquid separation tank, wherein an outlet of the first pipeline is below the liquid surface of the gas-liquid separation tank. a first conduit configured to be located in a power recovery system.
前記気液分離タンクに貯留された液体状の前記作動流体を前記冷熱用ポンプへ供給するように構成された第2管路をさらに備え、
前記気液分離タンクの鉛直方向において、底面の位置を0%位置、天井面の位置を100%位置と定義した場合に、
前記第1管路の前記流出口および前記第2管路の流入口は、0%~25%の範囲に位置している
請求項1に記載の動力回収システム。
further comprising a second pipeline configured to supply the liquid working fluid stored in the gas-liquid separation tank to the cooling pump;
In the vertical direction of the gas-liquid separation tank, when the position of the bottom surface is defined as the 0% position and the position of the ceiling surface is defined as the 100% position,
2. The power recovery system of claim 1, wherein the outlet of the first conduit and the inlet of the second conduit are positioned in a range of 0% to 25%.
前記作動流体は、沸点が0℃未満の流体を含む、
請求項1又は2に記載の動力回収システム。
The working fluid comprises a fluid with a boiling point of less than 0°C.
A power recovery system according to claim 1 or 2.
前記冷熱用ポンプと前記蒸発器との間より分岐し、前記冷熱用ポンプにより昇圧された前記作動流体を前記気液分離タンクに還流させる再循環管路をさらに備え、
前記再循環管路の流出口は、前記気液分離タンクの前記液面よりも下方に位置する
請求項1乃至3の何れか1項に記載の動力回収システム。
further comprising a recirculation pipeline that branches from between the cooling pump and the evaporator and returns the working fluid pressurized by the cooling pump to the gas-liquid separation tank;
4. The power recovery system according to any one of claims 1 to 3, wherein the outlet of the recirculation line is positioned below the liquid surface of the gas-liquid separation tank.
前記再循環管路から分岐し、前記冷熱用ポンプにより昇圧された前記作動流体を前記凝縮器に還流させる第2再循環管路と、
前記第2再循環管路を流れる前記作動流体の流量を調整可能な第1還流バルブと、
前記再循環管路における前記第2再循環管路との分岐位置よりも下流側を流れる前記作動流体の流量を調整可能な第2還流バルブと、
前記第1還流バルブ及び前記第2還流バルブの夫々のバルブ開度を制御可能な制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、
前記冷熱用ポンプにより昇圧された前記作動流体の液温が所定温度を下回る場合には、前記冷熱用ポンプにより昇圧された前記作動流体を前記気液分離タンクに還流させ、且つ、
前記冷熱用ポンプにより昇圧された前記作動流体の液温が前記所定温度を上回る場合には、前記冷熱用ポンプにより昇圧された前記作動流体を前記凝縮器に還流させるように、前記第1還流バルブ及び前記第2還流バルブの夫々の前記バルブ開度を制御するように構成される
請求項4に記載の動力回収システム。
a second recirculation line that branches off from the recirculation line and returns the working fluid pressurized by the cold/heat pump to the condenser;
a first recirculation valve capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing through the second recirculation line;
a second recirculation valve capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing downstream of the branch position of the second recirculation line in the recirculation line;
a control device capable of controlling the respective valve opening degrees of the first recirculation valve and the second recirculation valve;
The control device is
when the liquid temperature of the working fluid pressurized by the cooling pump is below a predetermined temperature, the working fluid pressurized by the cooling pump is returned to the gas-liquid separation tank;
When the liquid temperature of the working fluid pressurized by the cooling pump exceeds the predetermined temperature, the first recirculation valve is configured to return the working fluid pressurized by the cooling pump to the condenser. 5. The power recovery system of claim 4, configured to control the valve opening of each of the second return valve and the second return valve.
前記凝縮器により凝縮された前記作動流体を前記気液分離ポンプに供給するための第1副管路であって、前記第1副管路の流出口は、前記気液分離タンクの前記液面よりも上方に位置するように構成された第1副管路をさらに備える
請求項1乃至5の何れか1項に記載の動力回収システム。
a first sub-pipeline for supplying the working fluid condensed by the condenser to the gas-liquid separation pump, wherein an outlet of the first sub-pipeline is connected to the liquid surface of the gas-liquid separation tank; 6. The power recovery system according to any one of claims 1 to 5, further comprising a first sub-pipe line configured to be positioned above the first sub-pipeline.
前記第1管路を流れる前記作動流体の流量を調整可能な第1バルブと、
前記第1副管路を流れる前記作動流体の流量を調整可能な第2バルブと、
前記第1バルブ及び前記第2バルブの夫々のバルブ開度を制御可能な制御装置と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記気液分離タンクの前記液面よりも上方の気相の温度T1と前記気液分離タンクから流出されて前記冷熱用ポンプに吸入される前の液体状の前記作動流体の液温T2との差分ΔTが、第1閾値よりも大きく、且つ、前記第1閾値よりも大きい第2閾値よりも小さくなるように前記第1バルブ及び前記第2バルブの夫々の前記バルブ開度を制御するように構成される
請求項6に記載の動力回収システム。
a first valve capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing through the first conduit;
a second valve capable of adjusting the flow rate of the working fluid flowing through the first sub-pipe;
a control device capable of controlling the respective valve opening degrees of the first valve and the second valve,
The control device controls the temperature T1 of the gas phase above the liquid surface of the gas-liquid separation tank and the liquid working fluid flowing out of the gas-liquid separation tank and before being sucked into the cooling pump. The valve opening degrees of the first valve and the second valve are adjusted such that the difference ΔT from the liquid temperature T2 is larger than a first threshold and smaller than a second threshold larger than the first threshold. 7. The power recovery system of claim 6, wherein the power recovery system is configured to control the
前記第1管路から分岐されるガス抜き管であって、前記凝縮器で凝縮されなかった気体状の前記作動流体を前記第1管路の外部へ排出するためのガス抜き管をさらに備える、
請求項1乃至7の何れか1項に記載の動力回収システム。
Further comprising a gas vent pipe branched from the first pipeline for discharging the gaseous working fluid that has not been condensed in the condenser to the outside of the first pipeline,
A power recovery system according to any one of claims 1 to 7.
前記第1管路は、前記気液分離タンクの前記液面よりも上方から前記気液分離タンクに挿通されるとともに前記液面よりも下方に向かって延在する内部管路を含む、
請求項1乃至8の何れか1項に記載の動力回収システム。

The first pipeline includes an internal pipeline that is inserted into the gas-liquid separation tank from above the liquid surface of the gas-liquid separation tank and extends downward from the liquid surface,
A power recovery system according to any one of claims 1 to 8.

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