JP4546788B2

JP4546788B2 - ランキンシステム

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Publication number: JP4546788B2
Application number: JP2004244663A
Authority: JP
Inventors: 靖明狩野; 秀雄加島; 秀春畠山
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-08-25
Also published as: JP2006063816A

Description

本発明は、例えば太陽光等の自然界で発生する熱、内燃機関やボイラの廃熱、工場廃熱等を熱源として利用することにより、発電及び所定の流体の加熱（給湯等）を行うランキンシステムに関するものである。

従来、この種のランキンシステムとしては、作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生するタービン等の動力発生機と、動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するとともに、凝縮器を流通する作動流体の熱により給湯や暖房に用いる温水を生成するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−６０５５０号公報

しかしながら、前記ランキンシステムでは、凝縮器を流通する作動流体が常に給湯または暖房用の温水と熱交換しているため、温水を使用しないときには凝縮後の作動流体の温度を無用に低下させ、システム全体の熱効率が低下するという問題点があった。また、温水を使用する場合であっても、凝縮器に流通する作動流体は動力発生機での膨張により温度が低下しているため、作動流体の熱量が不足して給湯や暖房に必要な温度まで温水を加熱することができない場合があるという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作動流体の熱を発電及び他の所定の流体の加熱にそれぞれ効率的に利用することのできるランキンシステムを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、一端を蒸発器と動力発生機との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続されたバイパス流路と、蒸発器から流出した作動流体をバイパス流路に任意に流通させる流路切換弁と、バイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えている。

これにより、蒸発器から流出した作動流体を流路切換弁によりバイパス流路に流通させることにより、バイパス流路を流通する作動流体によって高温流体生成器における他の所定の流体が加熱されることから、発電を行わずに他の所定の流体の加熱を行う場合のみ作動流体を動力発生機及び凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることが可能となる。

また、本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、一端を動力発生機と凝縮器との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続された第１のバイパス流路と、動力発生機から流出した作動流体を第１のバイパス流路に任意に流通させる第１の流路切換弁と、一端を蒸発器と動力発生機との間の流路に接続され、他端を第１のバイパス流路に接続された第２のバイパス流路と、蒸発器から流出した作動流体を第２のバイパス流路に任意に流通させる第２の流路切換弁と、動力発生機または第２のバイパス流路から流出して第１のバイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えている。

これにより、動力発生機から流出した作動流体を第１の流路切換弁により第１のバイパス流路に流通させることにより、第１のバイパス流路を流通する作動流体によって高温流体生成器における他の所定の流体が加熱されることから、発電及び他の所定の流体の加熱を行う場合は作動流体を凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることが可能となる。また、蒸発器から流出した作動流体を第２の流路切換弁により第２のバイパス流路に流通させることにより、第２のバイパス流路を流通する作動流体によって高温流体生成器における他の所定の流体が加熱されることから、発電を行わずに他の所定の流体の加熱を行う場合のみ作動流体を動力発生機及び凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることが可能となる。

また、本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機と、第２の動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を蒸発器側に吐出するポンプとを備え、第１及び第２の動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、一端を第１の動力発生機と第２の動力発生機との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続されたバイパス流路と、第１の動力発生機から流出した作動流体をバイパス流路に任意に流通させる流路切換弁と、バイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えている。

これにより、第１の動力発生機から流出した作動流体を流路切換弁によりバイパス流路に流通させることにより、バイパス流路を流通する作動流体によって高温流体生成器における他の所定の流体が加熱されることから、発電及び他の所定の流体の加熱を行う場合のみ作動流体を凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることが可能となる。

また、本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機と、第２の動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を蒸発器側に吐出するポンプとを備え、第１及び第２の動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、一端を蒸発器と第１の動力発生機との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続されたバイパス流路と、蒸発器から流出した作動流体をバイパス流路に任意に流通させる流路切換弁と、バイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えている。

これにより、蒸発器から流出した作動流体を流路切換弁によりバイパス流路に流通させることにより、バイパス流路を流通する作動流体によって高温流体生成器における他の所定の流体が加熱されることから、発電を行わずに他の所定の流体の加熱を行う場合のみ作動流体を各動力発生機及び凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることが可能となる。

また、本発明は前記目的を達成するために、作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機と、第２の動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を蒸発器側に吐出するポンプとを備え、第１及び第２の動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、一端を第１の動力発生機と第２の動力発生機との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続された第１のバイパス流路と、第１の動力発生機から流出した作動流体を第１のバイパス流路に任意に流通させる第１の流路切換弁と、一端を蒸発器と第１の動力発生機との間の流路に接続され、他端を第１のバイパス流路に接続された第２のバイパス流路と、蒸発器から流出した作動流体を第２のバイパス流路に任意に流通させる第２の流路切換弁と、第１の動力発生機または第２のバイパス流路から流出して第１のバイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えている。

これにより、第１の動力発生機から流出した作動流体を第１の流路切換弁により第１のバイパス流路に流通させることにより、第１のバイパス流路を流通する作動流体によって高温流体生成器における他の所定の流体が加熱されることから、発電及び他の所定の流体の加熱を行う場合は作動流体を凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることが可能となる。また、蒸発器から流出した作動流体を第２の流路切換弁により第２のバイパス流路に流通させることにより、第２のバイパス流路を流通する作動流体によって高温流体生成器における他の所定の流体が加熱されることから、発電を行わずに他の所定の流体の加熱を行う場合のみ作動流体を各動力発生機及び凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることが可能となる。

本発明によれば、発電及び他の所定の流体の加熱を行う場合のみ作動流体を凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることができ、または発電を行わずに他の所定の流体の加熱を行う場合のみ作動流体を動力発生機及び凝縮器に流入させずに高温流体生成器側に流通させることができるので、作動流体の熱を発電及び他の所定の流体の加熱にそれぞれ効率的に利用することのでき、発電や他の所定の流体の加熱を常時行わないシステムにおいて極めて有利である。

図１は本発明の前提技術を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。

このランキンシステムは、作動流体を蒸発させる蒸発器１と、蒸発器１によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機２と、動力発生機２から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器３と、凝縮器３から流出した作動流体を吸入して蒸発器１側に吐出するポンプ４と、動力発生機２の下流側流路から分岐するバイパス流路５と、バイパス流路５を流通する作動流体の加熱によって温水を生成する高温流体生成器としての給湯器６と、給湯器６内の流体を加熱可能な補助ヒータ７とを備え、動力発生機２によって発電機Ｇを駆動するように構成されている。

蒸発器１は内部を流通する作動流体を外部の高温側熱媒体（水、ブライン等）との熱交換によって蒸発させるように構成され、高温側熱媒体は図示しない所定の熱源（例えば太陽光等の自然エネルギー、工場廃熱等）から熱媒体回路１ａを介して供給されるようになっている。

動力発生機２はタービン、スクロール型膨張機等の周知の機器からなり、作動流体の流入側を蒸発器１に接続されるとともに、その回転軸を発電機Ｇに連結されている。

凝縮器３は内部を流通する作動流体を外気との熱交換によって凝縮させるように構成され、その近傍には外気送風用の送風機３ａが設けられている。

ポンプ４は作動流体を圧送する周知の機器からなり、蒸発器１と凝縮器３との間に設けられている。

バイパス流路５は一端を動力発生機２と凝縮器３との間の流路に接続され、その他端は凝縮器３とポンプ４との間の流路に接続されている。バイパス流路５の一端には流路切換弁としての三方弁５ａが設けられ、動力発生機２から流出した作動流体を三方弁５ａによって任意にバイパス流路５に流通させるようになっている。

給湯器６は、温水Ａを貯溜するタンク６ａと、タンク６ａ内に配設されたバイパス流路５の一部からなる加熱部６ｂと、タンク６ａ内の温水を外部に吐出する吐出弁６ｃとから構成され、吐出弁６ｃから所定温度の温水を任意に吐出可能になっている。

補助ヒータ７は給湯器６のタンク６ａ内に設けられた電熱線からなり、図示しない電源から任意に通電可能になっている。

以上のように構成されたランキンシステムにおいて発電のみを行う場合は、三方弁５ａによって動力発生機２の下流側を凝縮器３に連通する。これにより、蒸発器１で加熱されて蒸発した作動流体が動力発生機２に流入し、動力発生機２内で膨張する。その際、動力発生機２が作動流体の膨張により回転し、動力発生機２によって発電機Ｇが駆動される。動力発生機２から流出した作動流体は凝縮器３に流入し、凝縮器３によって凝縮する。そして、凝縮器３から流出した作動流体はポンプ４に吸入されて蒸発器１側に吐出され、蒸発器１によって再び蒸発する。

また、前記ランキンシステムにおいて発電及び給湯を行う場合は、三方弁５ａによって動力発生機２の下流側をバイパス流路５に連通する。これにより、動力発生機２から流出した作動流体がバイパス流路５を介して給湯器６の加熱部６ｂを流通し、加熱部６ｂ内で凝縮するとともに、タンク６ａ内の温水Ａが加熱部６ｂを流通する作動流体によって加熱される。その際、補助ヒータ７を作動することにより、補助ヒータ７によってもタンク６ａ内の温水Ａが加熱される。

このように、本実施形態のランキンシステムによれば、動力発生機２から流出した作動流体を三方弁５ａにより流路を切換えてバイパス流路５に流通させることにより、バイパス流路５を流通する作動流体によって給湯器６の温水Ａを任意に加熱するようにしたので、発電及び給湯を行う場合のみ作動流体を凝縮器３に流入させずに給湯器６に流通させることができ、作動流体の熱を発電及び給湯にそれぞれ効率的に利用することができる。

また、補助ヒータ７によってタンク６ａ内の温水Ａを加熱することができるので、加熱部６ｂを流通する作動流体の熱量が不足する場合でも、補助ヒータ７によって給湯器６の温水Ａを必要な温度まで加熱することができる。

図２は本発明の第１の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。尚、前記前提技術と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

本実施形態のランキンシステムは、作動流体を蒸発させる蒸発器１と、蒸発器１によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機２と、動力発生機２から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器３と、凝縮器３から流出した作動流体を吸入して蒸発器１側に吐出するポンプ４と、蒸発器１の下流側流路から分岐するバイパス流路８と、バイパス流路８を流通する作動流体の加熱によって温水を生成する給湯器６と、給湯器６内の流体を加熱可能な補助ヒータ７とを備え、動力発生機２によって発電機Ｇを駆動するように構成されている。

バイパス流路８は一端を蒸発器１と動力発生機２との間の流路に接続され、その他端は凝縮器３とポンプ４との間の流路に接続されている。バイパス流路８の一端には流路切換弁としての三方弁８ａが設けられ、蒸発器１から流出した作動流体を三方弁８ａによって任意にバイパス流路８に流通させるようになっている。

本実施形態のランキンシステムにおいて発電のみを行う場合は、三方弁８ａによって蒸発器１の下流側を動力発生機２に連通する。これにより、蒸発器１で加熱されて蒸発した作動流体が動力発生機２に流入し、動力発生機２内で膨張する。その際、動力発生機２が作動流体の膨張により回転し、動力発生機２によって発電機Ｇが駆動される。動力発生機２から流出した作動流体は凝縮器３に流入し、凝縮器３によって凝縮する。そして、凝縮器３から流出した作動流体はポンプ４に吸入されて蒸発器１側に吐出され、蒸発器１によって再び蒸発する。

また、前記ランキンシステムにおいて給湯のみを行う場合は、三方弁８ａによって蒸発器１の下流側をバイパス流路８に連通する。これにより、蒸発器１から流出した作動流体がバイパス流路８を介して給湯器６の加熱部６ｂを流通し、加熱部６ｂ内で凝縮するとともに、タンク６ａ内の温水Ａが加熱部６ｂを流通する作動流体によって加熱される。その際、補助ヒータ７を作動することにより、補助ヒータ７によってもタンク６ａ内の温水Ａが加熱される。

このように、本実施形態のランキンシステムによれば、蒸発器１から流出した作動流体を三方弁８ａにより流路を切換えてバイパス流路８に流通させることにより、バイパス流路８を流通する作動流体によって給湯器６の温水Ａを任意に加熱するようにしたので、発電を行わずに給湯を行う場合のみ作動流体を動力発生機２及び凝縮器３に流入させずに給湯器６に流通させることができ、作動流体の熱を発電及び給湯にそれぞれ効率的に利用することができる。この場合、給湯器６には蒸発器１から流出した作動流体が動力発生機２を介さずにバイパス流路８に直接流入することから、より高温の作動流体によって給湯器６の温水Ａを加熱することができ、必要な温度の温水を迅速に生成することができる。

図３は本発明の第２の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。尚、前記前提技術及び前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

本実施形態のランキンシステムは、作動流体を蒸発させる蒸発器１と、蒸発器１によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機２と、動力発生機２から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器３と、凝縮器３から流出した作動流体を吸入して蒸発器１側に吐出するポンプ４と、動力発生機２の下流側流路から分岐する第１のバイパス流路９と、蒸発器１の下流側流路から分岐する第２のバイパス流路１０と、第１のバイパス流路９を流通する作動流体の加熱によって温水を生成する給湯器６と、給湯器６内の流体を加熱可能な補助ヒータ７とを備え、動力発生機２によって発電機Ｇを駆動するように構成されている。

第１のバイパス流路９は一端を動力発生機２と凝縮器３との間の流路に接続され、その他端は凝縮器３とポンプ４との間の流路に接続されている。第１のバイパス流路９の一端には第１の流路切換弁としての第１の三方弁９ａが設けられ、動力発生機２から流出した作動流体を第１の三方弁９ａによって任意に第１のバイパス流路９に流通させるようになっている。

第２のバイパス流路１０は一端を蒸発器１と動力発生機２との間の流路に接続され、その他端は第１のバイパス流路９における給湯器６の上流側に接続されている。第２のバイパス流路１０の一端には第２の流路切換弁としての第２の三方弁１０ａが設けられ、蒸発器１から流出した作動流体を第２の三方弁１０ａによって任意に第２のバイパス流路１０に流通させるようになっている。

本実施形態のランキンシステムにおいて発電のみを行う場合は、第１の三方弁９ａによって動力発生機２の下流側を凝縮器３に連通するとともに、第２の三方弁１０ａによって蒸発器１の下流側を動力発生機２に連通する。これにより、蒸発器１で加熱されて蒸発した作動流体が動力発生機２に流入し、動力発生機２内で膨張する。その際、動力発生機２が作動流体の膨張により回転し、動力発生機２によって発電機Ｇが駆動される。動力発生機２から流出した作動流体は凝縮器３に流入し、凝縮器３によって凝縮する。そして、凝縮器３から流出した作動流体はポンプ４に吸入されて蒸発器１側に吐出され、蒸発器１によって再び蒸発する。

また、前記ランキンシステムにおいて発電及び給湯を行う場合は、第１の三方弁９ａによって動力発生機２の下流側を第１のバイパス流路９に連通する。これにより、動力発生機２から流出した作動流体が第１のバイパス流路９を介して給湯器６の加熱部６ｂを流通し、加熱部６ｂ内で凝縮するとともに、タンク６ａ内の温水Ａが加熱部６ｂを流通する作動流体によって加熱される。その際、補助ヒータ７を作動することにより、補助ヒータ７によってもタンク６ａ内の温水Ａが加熱される。

更に、前記ランキンシステムにおいて給湯のみを行う場合は、第２の三方弁１０ａによって蒸発器１の下流側を第２のバイパス流路１０に連通する。これにより、蒸発器１から流出した作動流体が第２のバイパス流路１０及び第１のバイパス流路９を介して給湯器６の加熱部６ｂを流通し、加熱部６ｂ内で凝縮するとともに、タンク６ａ内の温水Ａが加熱部６ｂを流通する作動流体によって加熱される。その際、補助ヒータ７を作動することにより、補助ヒータ７によってもタンク６ａ内の温水Ａが加熱される。

このように、本実施形態のランキンシステムによれば、動力発生機２から流出した作動流体を第１の三方弁９ａにより流路を切換えて第１のバイパス流路９に流通させることにより、第１のバイパス流路９を流通する作動流体によって給湯器６の温水Ａを任意に加熱するようにしたので、発電及び給湯を行う場合は作動流体を凝縮器３に流入させずに給湯器６に流通させることができ、作動流体の熱を発電及び給湯にそれぞれ効率的に利用することができる。

また、蒸発器１から流出した作動流体を第２の三方弁１０ａにより流路を切換えて第２のバイパス流路１０に流通させることにより、第２のバイパス流路１０を流通する作動流体によって給湯器６の温水Ａを任意に加熱するようにしたので、発電を行わずに給湯を行う場合は作動流体を動力発生機２及び凝縮器３に流入させずに給湯器６に流通させることができ、作動流体の熱を発電及び給湯にそれぞれ効率的に利用することができる。この場合、給湯器６には蒸発器１から流出した作動流体が動力発生機２を介さずに給湯器６に流入することから、より高温の作動流体によって給湯器６の温水Ａを加熱することができ、必要な温度の温水を迅速に生成することができる。

図４は本発明の第３の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。尚、前記前提技術及び前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

このランキンシステムは、作動流体を蒸発させる蒸発器１と、蒸発器１によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機１１と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機１２と、第２の動力発生機１２から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器３と、凝縮器３から流出した作動流体を吸入して蒸発器１側に吐出するポンプ４と、第１の動力発生機１１の下流側流路から分岐するバイパス流路１３と、バイパス流路１３を流通する作動流体の加熱によって温水を生成する給湯器６と、給湯器６内の流体を加熱可能な補助ヒータ７とを備え、第１及び第２の動力発生機１１，１２によって第１及び第２の発電機Ｇ1 ，Ｇ2 をそれぞれ駆動するように構成されている。

バイパス流路１３は一端を第１の動力発生機１１と第２の動力発生機１２との間の流路に接続され、その他端は凝縮器３とポンプ４との間の流路に接続されている。バイパス流路１３の一端には流路切換弁としての三方弁１３ａが設けられ、第１の動力発生機１１から流出した作動流体を三方弁１３ａによって任意にバイパス流路１３に流通させるようになっている。

本実施形態のランキンシステムにおいて発電のみを行う場合は、三方弁１３ａによって第１の動力発生機１１の下流側を凝縮器３に連通する。これにより、蒸発器１で加熱されて蒸発した作動流体が第１の動力発生機１１に流入し、第１の動力発生機１１内で膨張した後、第２の動力発生機１２に流入し、第２の動力発生機１２内で更に膨張する。その際、第１及び第２の動力発生機１１，１２が作動流体の膨張により回転し、第１及び第２の動力発生機１１，１２によって第１及び第２の発電機Ｇ1 ，Ｇ2 が駆動される。第２の動力発生機１２から流出した作動流体は凝縮器３に流入し、凝縮器３によって凝縮する。そして、凝縮器３から流出した作動流体はポンプ４に吸入されて蒸発器１側に吐出され、蒸発器１によって再び蒸発する。

また、前記ランキンシステムにおいて発電及び給湯を行う場合は、三方弁１３ａによって第１の動力発生機１１の下流側をバイパス流路１３に連通する。これにより、第１の動力発生機１１から流出した作動流体がバイパス流路１３を介して給湯器６の加熱部６ｂを流通し、加熱部６ｂ内で凝縮するとともに、タンク６ａ内の温水Ａが加熱部６ｂを流通する作動流体によって加熱される。その際、補助ヒータ７を作動することにより、補助ヒータ７によってもタンク６ａ内の温水Ａが加熱される。

このように、本実施形態のランキンシステムによれば、第１の動力発生機１１から流出した作動流体を三方弁１３ａにより流路を切換えてバイパス流路１３に流通させることにより、バイパス流路１３を流通する作動流体によって給湯器６の温水Ａを任意に加熱するようにしたので、発電及び給湯を行う場合のみ作動流体を凝縮器３に流入させずに給湯器６に流通させることができ、作動流体の熱を発電及び給湯にそれぞれ効率的に利用することができる。この場合、給湯器６には第２の動力発生機１２の流出側よりも温度の高い第１の動力発生機１１の流出側の作動流体がバイパス流路１３に直接流入することから、給湯器６の温水Ａを加熱するための十分な熱量を得ることができる。

図５は本発明の第４の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。尚、前記前提技術及び前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

このランキンシステムは、作動流体を蒸発させる蒸発器１と、蒸発器１によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機１１と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機１２と、第２の動力発生機１２から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器３と、凝縮器３から流出した作動流体を吸入して蒸発器１側に吐出するポンプ４と、蒸発器１の下流側流路から分岐するバイパス流路１４と、バイパス流路１４を流通する作動流体の加熱によって温水を生成する給湯器６と、給湯器６内の流体を加熱可能な補助ヒータ７とを備え、第１及び第２の動力発生機１１，１２によって第１及び第２の発電機Ｇ1 ，Ｇ2 をそれぞれ駆動するように構成されている。

バイパス流路１４は一端を蒸発器１と第１の動力発生機１１との間の流路に接続され、その他端は凝縮器３とポンプ４との間の流路に接続されている。バイパス流路１４の一端には流路切換弁としての三方弁１４ａが設けられ、蒸発器１から流出した作動流体を三方弁１４ａによって任意にバイパス流路１４に流通させるようになっている。

本実施形態のランキンシステムにおいて発電のみを行う場合は、三方弁１４ａによって蒸発器１の下流側を第１の動力発生機１１に連通する。これにより、蒸発器１で加熱されて蒸発した作動流体が第１の動力発生機１１に流入し、第１の動力発生機１１内で膨張した後、第２の動力発生機１２に流入し、第２の動力発生機１２内で更に膨張する。その際、第１及び第２の動力発生機１１，１２が作動流体の膨張により回転し、第１及び第２の動力発生機１１，１２によって第１及び第２の発電機Ｇ1 ，Ｇ2 が駆動される。第２の動力発生機１２から流出した作動流体は凝縮器３に流入し、凝縮器３によって凝縮する。そして、凝縮器３から流出した作動流体はポンプ４に吸入されて蒸発器１側に吐出され、蒸発器１によって再び蒸発する。

また、前記ランキンシステムにおいて給湯のみを行う場合は、三方弁１４ａによって蒸発器１の下流側をバイパス流路１４に連通する。これにより、蒸発器１から流出した作動流体がバイパス流路１４を介して給湯器６の加熱部６ｂを流通し、加熱部６ｂ内で凝縮するとともに、タンク６ａ内の温水Ａが加熱部６ｂを流通する作動流体によって加熱される。その際、補助ヒータ７を作動することにより、補助ヒータ７によってもタンク６ａ内の温水Ａが加熱される。

このように、本実施形態のランキンシステムによれば、蒸発器１から流出した作動流体を三方弁１４ａにより流路を切換えてバイパス流路１４に流通させることにより、バイパス流路１４を流通する作動流体によって給湯器６の温水Ａを任意に加熱するようにしたので、発電を行わずに給湯を行う場合のみ作動流体を動力発生機２及び凝縮器３に流入させずに給湯器６に流通させることができ、作動流体の熱を発電及び給湯にそれぞれ効率的に利用することができる。この場合、給湯器６には蒸発器１から流出した作動流体が各動力発生機１１，１２を介さずにバイパス流路１４に直接流入することから、より高温の作動流体によって給湯器６の温水Ａを加熱することができ、必要な温度の温水を迅速に生成することができる。

図６は本発明の第５の実施形態を示すもので、ランキンシステムの概略構成図である。尚、前記前提技術及び前記実施形態と同等の構成部分には同一の符号を付して示す。

このランキンシステムは、作動流体を蒸発させる蒸発器１と、蒸発器１によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機１１と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機１２と、第２の動力発生機１２から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器３と、凝縮器３から流出した作動流体を吸入して蒸発器１側に吐出するポンプ４と、第１の動力発生機１１の下流側流路から分岐する第１のバイパス流路１５と、蒸発器１の下流側流路から分岐する第２のバイパス流路１６と、第１のバイパス流路１５を流通する作動流体の加熱によって温水を生成する給湯器６と、給湯器６内の流体を加熱可能な補助ヒータ７とを備え、第１及び第２の動力発生機１１，１２によって第１及び第２の発電機Ｇ1 ，Ｇ2 をそれぞれ駆動するように構成されている。

第１のバイパス流路１５は一端を第１の動力発生機１１と第２の動力発生機１２との間の流路に接続され、その他端は凝縮器３とポンプ４との間の流路に接続されている。第１のバイパス流路１５の一端には第１の流路切換弁としての第１の三方弁１５ａが設けられ、第１の動力発生機１１から流出した作動流体を第１の三方弁１５ａによって任意に第１のバイパス流路１５に流通させるようになっている。

第２のバイパス流路１６は一端を蒸発器１と第１の動力発生機１１との間の流路に接続され、その他端は第１のバイパス流路１５における給湯器６の上流側に接続されている。第２のバイパス流路１６の一端には第２の流路切換弁としての第２の三方弁１６ａが設けられ、蒸発器１から流出した作動流体を第２の三方弁１６ａによって任意に第２のバイパス流路１６に流通させるようになっている。

本実施形態のランキンシステムにおいて発電のみを行う場合は、第１の三方弁１５ａによって第１の動力発生機１１の下流側を凝縮器３に連通するとともに、第２の三方弁１６ａによって蒸発器１の下流側を第１の動力発生機１１に連通する。これにより、蒸発器１で加熱されて蒸発した作動流体が第１の動力発生機１１に流入し、第１の動力発生機１１内で膨張した後、第２の動力発生機１２に流入し、第２の動力発生機１２内で更に膨張する。その際、その際、第１及び第２の動力発生機１１，１２が作動流体の膨張により回転し、第１及び第２の動力発生機１１，１２によって第１及び第２の発電機Ｇ1 ，Ｇ2 が駆動される。第２の動力発生機１２から流出した作動流体は凝縮器３に流入し、凝縮器３によって凝縮する。そして、凝縮器３から流出した作動流体はポンプ４に吸入されて蒸発器１側に吐出され、蒸発器１によって再び蒸発する。

また、前記ランキンシステムにおいて発電及び給湯を行う場合は、第１の三方弁１５ａによって第１の動力発生機１１の下流側を第１のバイパス流路１５に連通する。これにより、第１の動力発生機１１から流出した作動流体が第１のバイパス流路１５を介して給湯器６の加熱部６ｂを流通し、加熱部６ｂ内で凝縮するとともに、タンク６ａ内の温水Ａが加熱部６ｂを流通する作動流体によって加熱される。その際、補助ヒータ７を作動することにより、補助ヒータ７によってもタンク６ａ内の温水Ａが加熱される。

更に、前記ランキンシステムにおいて給湯のみを行う場合は、第２の三方弁１６ａによって蒸発器１の下流側を第２のバイパス流路１６に連通する。これにより、蒸発器１から流出した作動流体が第２のバイパス流路１６及び第１のバイパス流路１５を介して給湯器６の加熱部６ｂを流通し、加熱部６ｂ内で凝縮するとともに、タンク６ａ内の温水Ａが加熱部６ｂを流通する作動流体によって加熱される。その際、補助ヒータ７を作動することにより、補助ヒータ７によってもタンク６ａ内の温水Ａが加熱される。

このように、本実施形態のランキンシステムによれば、第１の動力発生機１１から流出した作動流体を第１の三方弁１５ａにより流路を切換えて第１のバイパス流路１５に流通させることにより、第１のバイパス流路１５を流通する作動流体によって給湯器６の温水Ａを任意に加熱するようにしたので、発電及び給湯を行う場合は作動流体を凝縮器３に流入させずに給湯器６に流通させることができ、作動流体の熱を発電及び給湯にそれぞれ効率的に利用することができる。

また、蒸発器１から流出した作動流体を第２の三方弁１６ａにより流路を切換えて第２のバイパス流路１６に流通させることにより、第２のバイパス流路１６を流通する作動流体によって給湯器６の温水Ａを任意に加熱するようにしたので、発電を行わずに給湯を行う場合は作動流体を各動力発生機１１，１２及び凝縮器３に流入させずに給湯器６に流通させることができ、作動流体の熱を発電及び給湯にそれぞれ効率的に利用することができる。この場合、給湯器６には蒸発器１から流出した作動流体が各動力発生機１１，１２を介さずに給湯器６に流入することから、より高温の作動流体によって給湯器６の温水Ａを加熱することができ、必要な温度の温水を迅速に生成することができる。

尚、前記各実施形態では、作動流体によって給湯器６の温水を加熱するようにしたものを示したが、例えばファンコイルユニットや床暖房用の温水またはブライン等、他の目的で使用する流体を加熱するようにしてもよい。

本発明の前提技術を示すランキンシステムの概略構成図本発明の第１の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図本発明の第２の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図本発明の第３の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図本発明の第４の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図本発明の第５の実施形態を示すランキンシステムの概略構成図

１…蒸発器、２…動力発生機、３…凝縮器、４…ポンプ、５…バイパス回路、５ａ…三方弁、６…給湯器、７…補助ヒータ、８…バイパス回路、８ａ…三方弁、９…第１のバイパス回路、９ａ…第１の三方弁、１０…第２のバイパス回路、１０ａ…第２の三方弁、１１…第１の動力発生機、１２…第２の動力発生機、１３…バイパス回路、１３ａ…三方弁、１４…バイパス回路、１４ａ…三方弁、１５…第１のバイパス回路、１５ａ…第１の三方弁、１６…第２のバイパス回路、１６ａ…第２の三方弁、Ｇ，Ｇ1 ，Ｇ2 …発電機。

Claims

作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、
一端を蒸発器と動力発生機との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続されたバイパス流路と、
蒸発器から流出した作動流体をバイパス流路に任意に流通させる流路切換弁と、
バイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えた
ことを特徴とするランキンシステム。
作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出する作動流体を吸入して蒸発器側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、
一端を動力発生機と凝縮器との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続された第１のバイパス流路と、
動力発生機から流出した作動流体を第１のバイパス流路に任意に流通させる第１の流路切換弁と、
一端を蒸発器と動力発生機との間の流路に接続され、他端を第１のバイパス流路に接続された第２のバイパス流路と、
蒸発器から流出した作動流体を第２のバイパス流路に任意に流通させる第２の流路切換弁と、
動力発生機または第２のバイパス流路から流出して第１のバイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えた
ことを特徴とするランキンシステム。
作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機と、第２の動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を蒸発器側に吐出するポンプとを備え、第１及び第２の動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、
一端を第１の動力発生機と第２の動力発生機との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続されたバイパス流路と、
第１の動力発生機から流出した作動流体をバイパス流路に任意に流通させる流路切換弁と、
バイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えた
ことを特徴とするランキンシステム。
作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機と、第２の動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を蒸発器側に吐出するポンプとを備え、第１及び第２の動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、
一端を蒸発器と第１の動力発生機との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続されたバイパス流路と、
蒸発器から流出した作動流体をバイパス流路に任意に流通させる流路切換弁と、
バイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えた
ことを特徴とするランキンシステム。
作動流体を所定の熱源により加熱して蒸発させる蒸発器と、蒸発器によって蒸発した作動流体の膨張により動力を発生する第１の動力発生機と、第１の動力発生機から流出する作動流体の膨張により動力を発生する第２の動力発生機と、第２の動力発生機から流出する作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を蒸発器側に吐出するポンプとを備え、第１及び第２の動力発生機によって発電機を駆動するようにしたランキンシステムにおいて、
一端を第１の動力発生機と第２の動力発生機との間の流路に接続され、他端を凝縮器とポンプとの間の流路に接続された第１のバイパス流路と、
第１の動力発生機から流出した作動流体を第１のバイパス流路に任意に流通させる第１の流路切換弁と、
一端を蒸発器と第１の動力発生機との間の流路に接続され、他端を第１のバイパス流路に接続された第２のバイパス流路と、
蒸発器から流出した作動流体を第２のバイパス流路に任意に流通させる第２の流路切換弁と、
第１の動力発生機または第２のバイパス流路から流出して第１のバイパス流路を流通する作動流体によって他の所定の流体を加熱する高温流体生成器とを備えた
ことを特徴とするランキンシステム。
高温流体生成器の流体を加熱可能な補助加熱手段を備えた
ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のランキンシステム。