JP4451721B2 - Power generator - Google Patents

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    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Description

本発明は、ランキンサイクルを利用した動力発生装置に関し、たとえば太陽熱を流体蒸発のための熱源とするランキンサイクルを利用した動力発生装置に関する。   The present invention relates to a power generation device using a Rankine cycle, for example, a power generation device using a Rankine cycle using solar heat as a heat source for fluid evaporation.

ランキンサイクルは、たとえば、作動媒体としての冷媒を循環させる回路を有し、熱源として機能し冷媒を蒸発させる蒸発器、その蒸発器から冷媒が供給されて膨張仕事による出力が取り出される膨張機、該膨張機で仕事をした冷媒を凝縮させる凝縮器、凝縮した冷媒を蒸発器へと循環させる循環ポンプを備えたものに構成されている。このような基本構成を有するランキンサイクルの膨張機に発電機を連結することにより、冷媒の膨張仕事をたとえば電力として出力させることが可能である（たとえば、特許文献１）。   The Rankine cycle includes, for example, a circuit that circulates a refrigerant as a working medium, functions as a heat source and evaporates the refrigerant, an expander that is supplied with refrigerant from the evaporator and outputs output from the expansion work, It is configured to include a condenser that condenses the refrigerant that has worked on the expander, and a circulation pump that circulates the condensed refrigerant to the evaporator. By connecting the generator to the Rankine cycle expander having such a basic configuration, it is possible to output the expansion work of the refrigerant as, for example, electric power (for example, Patent Document 1).

上記のようなランキンシステムにおいては、冷媒を凝縮させる熱源には外気を利用するとともに、冷媒を蒸発させる熱源には太陽熱を用いるのが省エネ等の観点からも有利である。   In the Rankine system as described above, it is advantageous from the viewpoint of energy saving and the like that outside air is used as the heat source for condensing the refrigerant and solar heat is used as the heat source for evaporating the refrigerant.

しかし、外気温度は時刻、季節、地域等により大きく変動する。このため、冷媒を外気により凝縮させる場合においては、凝縮器における凝縮温度は大幅に変動するおそれがある。たとえば、夏期等において外気温度が上昇すると、凝縮器における凝縮温度も当然上昇する。凝縮温度が上昇すると、蒸発器の入口側の温度、圧力も上昇する。一方、冬期等において外気温度が低下すると、凝縮器における凝縮温度も低下する。凝縮温度が低下すると、蒸発器の入口側の温度、圧力も低下する。したがって、たとえば膨張比が一定の定容量型膨張機においては、効率的な膨張機の駆動が阻害されるおそれがある。また、外気温度が変動すると、膨張機の入口部の温度、圧力が変動するため発電機等の受動機側への出力が変動するおそれがある。
特開２００２−２９５２０５号公報 However, the outside air temperature varies greatly depending on time, season, region, and the like. For this reason, when condensing a refrigerant | coolant with external air, there exists a possibility that the condensation temperature in a condenser may fluctuate | variate significantly. For example, when the outside air temperature rises in summer or the like, the condensation temperature in the condenser naturally rises. As the condensation temperature rises, the temperature and pressure on the inlet side of the evaporator also rise. On the other hand, when the outside air temperature decreases in winter or the like, the condensation temperature in the condenser also decreases. When the condensation temperature decreases, the temperature and pressure on the inlet side of the evaporator also decrease. Therefore, for example, in a constant capacity type expander with a constant expansion ratio, there is a possibility that efficient drive of the expander may be hindered. Further, when the outside air temperature fluctuates, the temperature and pressure at the inlet portion of the expander fluctuate, so that the output to the passive machine side such as the generator may fluctuate.
JP 2002-295205 A

そこで本発明の課題は、外気温度の変動に際しても、膨張機の効率的な駆動を確保しつつ、しかも受動機を常時安定して運転可能なランキンサイクル型の動力発生装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a Rankine cycle type power generator capable of always operating a passive machine stably while ensuring efficient driving of an expander even when the outside air temperature varies. .

上記課題を解決するために、本発明に係る動力発生装置は、作動媒体が蒸発される蒸発器と、該蒸発された作動媒体が膨張される膨張機と、該膨張機からの作動媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器からの作動媒体を前記蒸発器へと循環させる循環ポンプとを備えたランキンサイクルであって、前記膨張機に受動機を連結して作動媒体の膨張仕事を受動機の動力として出力するようにした動力発生装置において、前記膨張機の出力を検出する出力検出手段と検出出力に応じて受動機側の負荷を調整可能な負荷調整手段を設けるとともに、前記循環ポンプに前記検出出力に応じて作動媒体の流量を調整する流量調整手段を設けたことを特徴とするものからなる。このような、動力発生装置においては、膨張機の出力が検出され検出出力に応じて作動媒体の流量が適宜最適な量に調整される。このため、たとえば夏期等において、膨張機の出力が増大した場合には、これに応じて受動機側の負荷を増加させるとともに作動媒体の流量が減少される。一方、冬期等において、膨張機からの出力が減少した場合には受動機側の負荷を減少させるとともに作動媒体の流量が増加される。したがって、膨張機の効率的な駆動を確保しつつ受動機を安定して運転できる。   In order to solve the above problems, a power generation device according to the present invention includes an evaporator in which a working medium is evaporated, an expander in which the evaporated working medium is expanded, and a working medium from the expander is condensed. A Rankine cycle comprising a condenser to be circulated and a circulation pump for circulating the working medium from the condenser to the evaporator, wherein a passive machine is connected to the expander to perform expansion work of the working medium to the passive machine. In the power generation device configured to output the motive power, an output detection means for detecting the output of the expander and a load adjustment means capable of adjusting the load on the passive machine side according to the detection output are provided, and the circulation pump A flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the working medium according to the detection output is provided. In such a power generation device, the output of the expander is detected, and the flow rate of the working medium is appropriately adjusted to an optimal amount according to the detected output. For this reason, for example, in summer, when the output of the expander increases, the load on the passive unit is increased and the flow rate of the working medium is decreased accordingly. On the other hand, when the output from the expander decreases in winter or the like, the load on the passive unit is reduced and the flow rate of the working medium is increased. Therefore, it is possible to stably operate the passive device while ensuring efficient driving of the expander.

また、上記課題を解決するために、本発明に係るもう一つの動力発生装置は、作動媒体が蒸発される蒸発器と、該蒸発された作動媒体が膨張される膨張機と、該膨張機からの作動媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器からの作動媒体を前記蒸発器へと循環させる循環ポンプとを備えたランキンサイクルであって、前記膨張機に受動機を連結して作動媒体の膨張仕事を受動機の動力として出力するようにした動力発生装置において、前記膨張機の出力を検出する出力検出手段と検出出力に応じて受動機側の負荷を調整可能な負荷調整手段と、蒸発器の出口側および／または凝縮器の出口側の作動媒体の温度を検出する温度検出手段を設けるとともに、前記循環ポンプに前記検出出力と検出温度に応じて作動媒体の流量を調整する流量調整手段を設けたことを特徴とするものからなる。このような動力装置においては、検出出力および検出温度に応じて流量調整手段により作動媒体の流量が調整される。したがって、夏期等において、蒸発器の出口側および／または凝縮器の出口側の作動媒体の温度が上昇し、膨張機の出力が増大した場合には、受動機側の負荷を増加させるとともに作動媒体の流量が減少される。一方、冬期等において、蒸発器の出口側および／または凝縮器の出口側の作動媒体の温度が低下し、膨張機からの出力が減少した場合には受動機側の負荷を減少させるとともに作動媒体の流量が増加される。したがって、膨張機の効率的な駆動を確保しつつ受動機を安定して運転できる。   In order to solve the above problems, another power generation device according to the present invention includes an evaporator in which the working medium is evaporated, an expander in which the evaporated working medium is expanded, and the expander. A Rankine cycle comprising a condenser for condensing the working medium and a circulation pump for circulating the working medium from the condenser to the evaporator, wherein a passive machine is connected to the expander to In the power generation device configured to output the expansion work as power of the passive machine, output detecting means for detecting the output of the expander, load adjusting means capable of adjusting the load on the passive machine side according to the detection output, and evaporation A flow rate adjusting means for providing a temperature detecting means for detecting the temperature of the working medium on the outlet side of the condenser and / or the outlet side of the condenser, and adjusting the flow rate of the working medium in accordance with the detection output and the detected temperature in the circulation pump The Consisting of those wherein the digit. In such a power unit, the flow rate of the working medium is adjusted by the flow rate adjusting means according to the detected output and the detected temperature. Therefore, when the temperature of the working medium on the outlet side of the evaporator and / or the outlet side of the condenser rises and the output of the expander increases in summer or the like, the load on the passive machine side is increased and the working medium is increased. The flow rate of is reduced. On the other hand, when the temperature of the working medium on the outlet side of the evaporator and / or the outlet side of the condenser decreases in winter and the output from the expander decreases, the load on the passive machine side is reduced and the working medium is reduced. The flow rate of is increased. Therefore, it is possible to stably operate the passive device while ensuring efficient driving of the expander.

上記負荷調整手段は、たとえば膨張機に該膨張機を補助的に駆動可能なモータを接続し、膨張機の入口側の流体の圧力によりモータの駆動を制御すれば、膨張機の出力に応じて発電機等の受動機側の負荷を可変できる。また、上記流量調整手段は、たとえば循環ポンプの回転数を制御可能な手段として構成できる。   For example, if the motor that can drive the expander is connected to the expander and the drive of the motor is controlled by the pressure of the fluid on the inlet side of the expander, the load adjusting means can be controlled according to the output of the expander. The load on the passive machine side such as a generator can be varied. Moreover, the said flow volume adjustment means can be comprised as a means which can control the rotation speed of a circulation pump, for example.

上記作動媒体は、蒸発器内において超臨界状態にされることが好ましい。作動媒体を蒸発器内において超臨界状態にすれば、蒸発器の入口側と出口側のエンタルピー差を大きくすることができるので、そのエンタルピー差に対応する、取出可能エネルギーが増大し、動力発生装置の効率を向上できる。   The working medium is preferably brought to a supercritical state in the evaporator. If the working medium is brought into a supercritical state in the evaporator, the enthalpy difference between the inlet side and the outlet side of the evaporator can be increased, so that the extractable energy corresponding to the enthalpy difference increases, and the power generator Can improve the efficiency.

また、上記作動媒体は、とくに限定されるものではないが、たとえばＲ２４５−ｆａ、Ｒ２４５−ｃａ、水、水とアンモニアとの混合物、プロピレン、プロパン、イソブタンの中から選択された一つを用いることが好ましい。   The working medium is not particularly limited. For example, one selected from R245-fa, R245-ca, water, a mixture of water and ammonia, propylene, propane, and isobutane is used. Is preferred.

上記膨張機は、とくに限定されるものではないが、たとえばスクロール型膨張機を用いることが好ましい。また、上記膨張機は膨張比の一定な定容量型膨張機であってもよく、膨張比が可変可能な可変容量型膨張機であってもよい。   Although the said expander is not specifically limited, For example, it is preferable to use a scroll type expander. The expander may be a constant capacity expander with a constant expansion ratio, or a variable capacity expander with a variable expansion ratio.

上記作動媒体を蒸発させるための熱源は、とくに限定されるものではないが、たとえば太陽熱、地熱等の自然エネルギーを用いることが可能である。自然エネルギーの有効利用は、近年の地球環境保護の方向性に沿うものである。   The heat source for evaporating the working medium is not particularly limited, but natural energy such as solar heat and geothermal heat can be used. Effective use of natural energy is in line with the recent direction of global environmental protection.

上記のような本発明に係る動力発生装置によれば、膨張機の出力に応じて受動機側の負荷が変更されるとともに作動流体の流量が調整されるので、外気温度の変動等に関わらず装置を効率的に駆動しつつ、発電機等の受動機を安定して運転することができる。   According to the power generation device according to the present invention as described above, the load on the passive unit side is changed according to the output of the expander and the flow rate of the working fluid is adjusted. A passive machine such as a generator can be stably operated while driving the apparatus efficiently.

以下に、本発明の動力発生装置の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明第１実施態様に係る動力発生装置を示している。図１において、１は動力発生装置を示している。動力発生装置１は、作動媒体（たとえば、冷媒）を太陽熱を集熱して蒸発可能な第１蒸発器２、第１蒸発器２で蒸発された作動媒体を膨張する第１膨張機３、該膨張機３で膨張された作動媒体をさらに再蒸発させる第２蒸発器４、該第２蒸発器４で再蒸発された作動媒体を膨張させる第２膨張機５を有している。第２膨張機５で膨張された作動流体は、凝縮器６で凝縮された後、循環ポンプ７により再び第１蒸発器２に戻されるようになっている。上記のような機器を備えた循環回路８は、ランキンサイクルとして構成されている。 Hereinafter, preferred embodiments of a power generation device of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a power generation apparatus according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a power generation device. The power generation device 1 includes a first evaporator 2 capable of collecting a working medium (for example, a refrigerant) by collecting solar heat to evaporate, a first expander 3 for expanding the working medium evaporated by the first evaporator 2, and the expansion. The second evaporator 4 further re-evaporates the working medium expanded by the machine 3, and the second expander 5 expands the working medium re-evaporated by the second evaporator 4. The working fluid expanded by the second expander 5 is condensed by the condenser 6 and then returned to the first evaporator 2 by the circulation pump 7. The circulation circuit 8 provided with the above devices is configured as a Rankine cycle.

本実施態様における作動媒体（冷媒）は、たとえばプロピレンを用いることができる。該冷媒は少なくとも第１蒸発器２内においては超臨界状態まで加熱されるようになっている。   For example, propylene can be used as the working medium (refrigerant) in this embodiment. The refrigerant is heated to a supercritical state at least in the first evaporator 2.

上記第１膨張機３には、受動機としての発電機９が接続されている。第１膨張機３による作動媒体の膨張仕事が発電機９を介して電力として出力されるようになっている。上記循環回路８および発電機９により動力発生装置１が構成されている。   A generator 9 as a passive machine is connected to the first expander 3. The expansion work of the working medium by the first expander 3 is output as electric power via the generator 9. The circulation circuit 8 and the generator 9 constitute a power generation device 1.

本実施態様においては、第１膨張機３および第２膨張機５は、膨張比が一定な定容積型膨張機（スクロール型膨張機）からなっているが、膨張比が可変可能な可変容量型膨張機であってもよい。なお、本実施態様においては第１膨張機３および第２膨張機５が設けられているが、第２膨張機５および第２蒸発器４は省略することも可能である。   In the present embodiment, the first expander 3 and the second expander 5 are each composed of a constant volume expander (scroll expander) having a constant expansion ratio, but a variable capacity type in which the expansion ratio is variable. It may be an expander. In the present embodiment, the first expander 3 and the second expander 5 are provided, but the second expander 5 and the second evaporator 4 may be omitted.

また、上記第１膨張機３は、該第１膨張機３の出力（たとえば、第１膨張機３の入口側の流体の圧力）を検出する出力検出手段２７に接続されている。出力検出手段２７は制御手段１０に接続されている。また、制御手段１０は、発電機９に接続されている。そして、本実施態様においては、制御手段１０により第１膨張機３の出力が検出され、該検出出力に応じて発電機９の負荷が調整されるようになっている。たとえば、発電機９に該発電機９を補助的に駆動可能な駆動用のモータ１１を連結し、該モータ１１を制御手段１０により検出された第１膨張機３の出力に応じて駆動させれば、発電機９の負荷を自在に変更可能な負荷調整手段１２を構成できる。   The first expander 3 is connected to output detection means 27 for detecting the output of the first expander 3 (for example, the pressure of the fluid on the inlet side of the first expander 3). The output detection unit 27 is connected to the control unit 10. The control means 10 is connected to the generator 9. And in this embodiment, the output of the 1st expander 3 is detected by the control means 10, and the load of the generator 9 is adjusted according to this detection output. For example, a drive motor 11 capable of driving the generator 9 in an auxiliary manner is connected to the generator 9, and the motor 11 can be driven according to the output of the first expander 3 detected by the control means 10. Thus, the load adjusting means 12 that can freely change the load of the generator 9 can be configured.

制御手段１０は循環ポンプ７に接続されている。そして、制御手段１０からの信号に基づき循環ポンプ７の回転数が変更され作動流体の流量が調整されるようになっている。本実施態様においては、循環ポンプ７が流量調整手段１３として構成されている。   The control means 10 is connected to the circulation pump 7. Based on the signal from the control means 10, the rotational speed of the circulation pump 7 is changed to adjust the flow rate of the working fluid. In the present embodiment, the circulation pump 7 is configured as the flow rate adjusting means 13.

本実施態様のような動力発生装置１においては、夏期等において外気温度が高くなると、凝縮器６における凝縮温度が上昇する。また、太陽熱を熱源とする蒸発器２においては蒸発温度も上昇する。一方、冬期等において外気温度が低い場合には、凝縮温度、蒸発温度は低下する。このため、第１膨張機３が、膨張比が固定された定容積型膨張機である場合には、夏期の方が流体は、より高温・高圧になるから膨張機による出力も増大する。つまり、夏期等におけるサイクルＢと冬期等におけるサイクルＣとのエンタルピーの差（Ｂ−Ｃ）分だけ第１膨張機３の出力が変動する。   In the power generation device 1 as in this embodiment, when the outside air temperature becomes high in summer or the like, the condensation temperature in the condenser 6 increases. In the evaporator 2 using solar heat as a heat source, the evaporation temperature also rises. On the other hand, when the outside air temperature is low in winter or the like, the condensation temperature and the evaporation temperature are lowered. For this reason, when the first expander 3 is a constant volume type expander with a fixed expansion ratio, the fluid becomes higher in temperature and pressure in the summer, and the output from the expander also increases. That is, the output of the first expander 3 fluctuates by the difference in enthalpy (B−C) between the cycle B in summer and the like and the cycle C in winter and the like.

しかし、本実施態様においては、第１膨張機３の検出出力は制御手段１０により検出されており、該制御手段１０による検出出力に応じて発電機９の負荷が調整されるようになっている。したがって、サイクルＢ（たとえば夏期等）において、第１膨張機３の出力が増加する場合には、モータ１１の駆動を停止あるいは回転数を低減させ、発電機９側の負荷を増大させる。また、サイクルＢで運転されている状態では、第１膨張機３は比較的大きな出力を有しているので、制御手段１０により循環ポンプ７の回転数を減少させ流体の循環量を減少させる。一方、サイクルＣ（冬期等）において、第１膨張機３の出力が減少した場合には、モータ１１の駆動を駆動させ回転数を増加させ、発電機９側の負荷を減少させる。また、サイクルＣで運転されている状態では、第１膨張機３の出力は減少しているので、制御手段１０により循環ポンプ７の回転数を上昇させ流体の循環量を増加させる。したがって、外気温度の変化に応じて、膨張機を効率的に駆動しつつ、発電機９に常時サイクルＡ（中間期）の場合と同等の動力が供給され、発電量を安定させることができる。   However, in this embodiment, the detection output of the first expander 3 is detected by the control means 10, and the load of the generator 9 is adjusted according to the detection output by the control means 10. . Therefore, when the output of the first expander 3 increases in the cycle B (for example, summer), the driving of the motor 11 is stopped or the rotational speed is reduced, and the load on the generator 9 side is increased. In the state operated in cycle B, since the first expander 3 has a relatively large output, the control means 10 reduces the number of revolutions of the circulation pump 7 and decreases the amount of fluid circulation. On the other hand, when the output of the first expander 3 decreases in cycle C (winter season, etc.), the drive of the motor 11 is driven to increase the rotational speed, and the load on the generator 9 side is decreased. Further, since the output of the first expander 3 is decreased in the state operated in the cycle C, the control means 10 increases the rotational speed of the circulation pump 7 and increases the circulation amount of the fluid. Therefore, according to the change of the outside air temperature, the power equivalent to that in the case of the cycle A (intermediate period) is always supplied to the generator 9 while efficiently driving the expander, and the power generation amount can be stabilized.

図２は、本発明の第２実施態様に係る動力発生装置を示している。図２において、１４は動力発生装置を示している。動力発生装置１４は、作動媒体（たとえば、冷媒）を太陽熱を集熱して蒸発可能な第１蒸発器１５、第１蒸発器１５で蒸発された作動媒体を膨張する第１膨張機１６、該膨張機１６で膨張された作動媒体をさらに再蒸発させる第２蒸発器１７、該第２蒸発器１７で再蒸発された作動媒体を膨張させる第２膨張機１８を有している。第２膨張機１８で膨張された作動流体は、凝縮器１９で凝縮された後、循環ポンプ２０により再び第１蒸発器１５に戻されるようになっている。上記のような機器を備えた循環回路２１は、ランキンサイクルとして構成されている。   FIG. 2 shows a power generation device according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, reference numeral 14 denotes a power generation device. The power generator 14 includes a first evaporator 15 capable of collecting solar heat to evaporate a working medium (for example, a refrigerant), a first expander 16 that expands the working medium evaporated by the first evaporator 15, and the expansion. The second evaporator 17 that re-evaporates the working medium expanded by the machine 16 and the second expander 18 that expands the working medium re-evaporated by the second evaporator 17 are provided. The working fluid expanded by the second expander 18 is condensed by the condenser 19 and then returned to the first evaporator 15 by the circulation pump 20. The circulation circuit 21 provided with the above devices is configured as a Rankine cycle.

上記第１膨張機１６には、受動機としての発電機２２が接続されている。第１膨張機１６による作動媒体の膨張仕事が発電機２２を介して電力として出力されるようになっている。上記循環回路２１および発電機２２により動力発生装置１４が構成されている。   A generator 22 as a passive machine is connected to the first expander 16. The expansion work of the working medium by the first expander 16 is output as electric power via the generator 22. The circulation circuit 21 and the generator 22 constitute a power generation device 14.

第１膨張機１６は、該第１膨張機１６の出力（たとえば、第１膨張機３の入口側の流体の圧力）を検出する出力検出手段２８に接続されている。出力検出手段２８は制御手段２３に接続されている。また、制御手段２３は、発電機２２に接続されている。そして、本実施態様においては、制御手段２３により第１膨張機１６の出力が検出され、該検出出力に応じて発電機２２の負荷が調整されるようになっている。たとえば、発電機２２に該発電機２２を補助的に駆動可能な駆動用のモータ２４を連結し、該モータ２４を制御手段２３により検出された第１膨張機１６の出力に応じて駆動させれば、発電機２２の負荷を変更可能な負荷調整手段２５を構成できる。   The first expander 16 is connected to output detection means 28 that detects the output of the first expander 16 (for example, the pressure of the fluid on the inlet side of the first expander 3). The output detection means 28 is connected to the control means 23. The control means 23 is connected to the generator 22. And in this embodiment, the output of the 1st expander 16 is detected by the control means 23, and the load of the generator 22 is adjusted according to this detection output. For example, a driving motor 24 capable of driving the generator 22 in an auxiliary manner is connected to the generator 22, and the motor 24 is driven according to the output of the first expander 16 detected by the control means 23. For example, the load adjusting means 25 capable of changing the load of the generator 22 can be configured.

本実施態様においては、第１膨張機１６の出口側には作動媒体の温度を検出する温度検出手段２９が接続されている。温度検出手段２９は制御手段２３に接続されている。また、凝縮器１９の出口側には作動媒体の温度を検出する温度検出手段３０が接続されている。温度検出手段３０は制御手段２３に接続されている。   In this embodiment, a temperature detecting means 29 for detecting the temperature of the working medium is connected to the outlet side of the first expander 16. The temperature detection means 29 is connected to the control means 23. Further, a temperature detecting means 30 for detecting the temperature of the working medium is connected to the outlet side of the condenser 19. The temperature detection means 30 is connected to the control means 23.

制御手段２３は循環ポンプ２０に接続されている。そして、制御手段２３からの信号に基づき循環ポンプ２０の回転数が変更され作動流体の流量が調整されるようになっている。本実施態様においては、循環ポンプ２０が流量調整手段２６として構成されている。   The control means 23 is connected to the circulation pump 20. And based on the signal from the control means 23, the rotation speed of the circulation pump 20 is changed and the flow volume of a working fluid is adjusted. In the present embodiment, the circulation pump 20 is configured as the flow rate adjusting means 26.

本実施態様においては、出力検出手段２８により検出された膨張機１６の検出出力、および温度検出手段２９により検出された蒸発器１５の出口側および温度検出手段３０により検出された凝縮器１９の出口側の作動媒体の検出温度に応じて流量調整手段２６により作動媒体の流量が調整される。したがって、夏期等において、蒸発器１５の出口側および凝縮器１９の出口側の作動媒体の温度が上昇し、膨張機１６の出力が増大した場合には、受動機側の負荷を増加させるとともに作動媒体の流量が減少される。一方、冬期等において、蒸発器１５の出口側および凝縮器１９の出口側の作動媒体の温度が低下し、膨張機１６からの出力が減少した場合には受動機側の負荷を減少させるとともに作動媒体の流量が増加される。したがって、膨張機の効率的な駆動を確保しつつ受動機を安定して運転できる。   In this embodiment, the detection output of the expander 16 detected by the output detection means 28, the outlet side of the evaporator 15 detected by the temperature detection means 29, and the outlet of the condenser 19 detected by the temperature detection means 30. The flow rate of the working medium is adjusted by the flow rate adjusting means 26 in accordance with the detected temperature of the working medium on the side. Therefore, when the temperature of the working medium on the outlet side of the evaporator 15 and the outlet side of the condenser 19 rises in summer and the output of the expander 16 increases, the load on the passive device side is increased and the operation is performed. The medium flow rate is reduced. On the other hand, when the temperature of the working medium on the outlet side of the evaporator 15 and the outlet side of the condenser 19 decreases and the output from the expander 16 decreases in winter and the like, the load on the passive device side is reduced and the operation is performed. The medium flow rate is increased. Therefore, it is possible to stably operate the passive device while ensuring efficient driving of the expander.

なお、本実施態様においては、蒸発器１５の出口側および凝縮器１９の出口側の作動媒体の温度が検出されているが、いずれか一方の温度のみを検出し、該検出温度に応じて流量調整手段２６を制御するような構成においても本願発明の目的を十分達成できる。   In this embodiment, the temperature of the working medium on the outlet side of the evaporator 15 and the outlet side of the condenser 19 is detected, but only one of the temperatures is detected, and the flow rate is determined according to the detected temperature. Even in a configuration in which the adjusting means 26 is controlled, the object of the present invention can be sufficiently achieved.

本発明に係る動力発生装置は、たとえば太陽熱を利用する発電システムの動力源等に利用できるが、これに限定されるものではなく、たとえば冷凍サイクルの圧縮機の動力源等として広範な産業分野に利用できる。   The power generation device according to the present invention can be used, for example, as a power source for a power generation system that uses solar heat, but is not limited thereto, and is used in a wide range of industrial fields, for example, as a power source for a compressor in a refrigeration cycle. Available.

本発明の第１実施態様に係る動力発生装置の概略機器系統図である。It is a schematic equipment system diagram of a power generator concerning a 1st embodiment of the present invention. 図１の装置のランキンサイクルを表す、圧力−エンタルピー線図である。It is a pressure-enthalpy diagram showing the Rankine cycle of the apparatus of FIG. 本発明の第２実施態様に係る動力発生装置の概略機器系統図である。It is a schematic equipment system diagram of the power generator concerning a 2nd embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１、１４ 動力発生装置
２、１５ 第１蒸発器
３、１６ 第１膨張機
４、１７ 第２蒸発器
５、１８ 第２膨張機
６、１９ 凝縮器
７、２０ 循環ポンプ
８、２１ 循環回路
９、２２ 発電機
１０、２３ 制御手段
１１、２４ 駆動用のモータ
１２、２５ 負荷調整手段
１３、２６ 流量調整手段
２７、２８ 出力検出手段
２９、３０ 温度検出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,14 Power generator 2,15 1st evaporator 3,16 1st expander 4,17 2nd evaporator 5,18 2nd expander 6,19 Condenser 7,20 Circulation pump 8,21 Circulation circuit 9 , 22 Generator 10, 23 Control means 11, 24 Driving motor 12, 25 Load adjustment means 13, 26 Flow rate adjustment means 27, 28 Output detection means 29, 30 Temperature detection means

Claims (9)

作動媒体が蒸発される蒸発器と、該蒸発された作動媒体が膨張される膨張機と、該膨張機からの作動媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器からの作動媒体を前記蒸発器へと循環させる循環ポンプとを備えたランキンサイクルであって、前記膨張機に受動機を連結して作動媒体の膨張仕事を受動機の動力として出力するようにした動力発生装置において、前記膨張機の出力を検出する出力検出手段と検出出力に応じて受動機側の負荷を調整可能な負荷調整手段を設けるとともに、前記循環ポンプに前記検出出力に応じて作動媒体の流量を調整する流量調整手段を設けたことを特徴とする動力発生装置。   An evaporator in which the working medium is evaporated, an expander in which the evaporated working medium is expanded, a condenser that condenses the working medium from the expander, and the working medium from the condenser to the evaporator A Rankine cycle comprising a circulating pump that circulates, and a power generator that connects a passive device to the expander to output expansion work of a working medium as power of the passive device. An output detecting means for detecting the output and a load adjusting means capable of adjusting the load on the passive machine side according to the detected output are provided, and a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the working medium according to the detected output to the circulation pump. A power generator characterized by being provided. 作動媒体が蒸発される蒸発器と、該蒸発された作動媒体が膨張される膨張機と、該膨張機からの作動媒体を凝縮させる凝縮器と、該凝縮器からの作動媒体を前記蒸発器へと循環させる循環ポンプとを備えたランキンサイクルであって、前記膨張機に受動機を連結して作動媒体の膨張仕事を受動機の動力として出力するようにした動力発生装置において、前記膨張機の出力を検出する出力検出手段と検出出力に応じて受動機側の負荷を調整可能な負荷調整手段と、蒸発器の出口側および／または凝縮器の出口側の作動媒体の温度を検出する温度検出手段を設けるとともに、前記循環ポンプに前記検出出力と検出温度に応じて作動媒体の流量を調整する流量調整手段を設けたことを特徴とする動力発生装置。   An evaporator in which the working medium is evaporated, an expander in which the evaporated working medium is expanded, a condenser that condenses the working medium from the expander, and the working medium from the condenser to the evaporator A Rankine cycle comprising a circulating pump that circulates, and a power generator that connects a passive device to the expander to output expansion work of a working medium as power of the passive device. Output detecting means for detecting the output, load adjusting means for adjusting the load on the passive machine side according to the detected output, and temperature detection for detecting the temperature of the working medium on the outlet side of the evaporator and / or the outlet side of the condenser And a flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the working medium according to the detected output and the detected temperature in the circulation pump. 前記作動媒体が蒸発器内において超臨界状態にされる、請求項１または２の動力発生装置。   The power generation device according to claim 1 or 2, wherein the working medium is brought into a supercritical state in an evaporator. 前記作動媒体がＲ−２４５ｆａ、Ｒ−２４５ｃａ、水、水とアンモニアの混合物、プロピレン、プロパン、イソブタンの中から選択された一つからなる、請求項１ないし３のいずれかに記載の動力発生装置。   4. The power generation device according to claim 1, wherein the working medium is made of one selected from R-245fa, R-245ca, water, a mixture of water and ammonia, propylene, propane, and isobutane. . 前記膨張機が、ランキンサイクル内に複数組み込まれている、請求項１ないし４のいずれかに記載の動力発生装置。   The power generator according to any one of claims 1 to 4, wherein a plurality of the expanders are incorporated in a Rankine cycle. 前記膨張器がスクロール型膨張機からなる、請求項１ないし５のいずれかに記載の動力発生装置。   The power generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the expander is a scroll expander. 前記膨張機が定容積型膨張機である、請求項１ないし６のいずれかに記載の動力発生装置。   The power generation device according to claim 1, wherein the expander is a constant displacement expander. 前記受動機が発電機からなる、請求項１ないし７のいずれかに記載の動力発生装置。   The power generation device according to claim 1, wherein the passive machine is a generator. 前記作動媒体を蒸発させるための熱源が太陽熱である、請求項１ないし８のいずれかに記載の動力発生装置。
The power generation device according to claim 1, wherein a heat source for evaporating the working medium is solar heat.
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