JP6036241B2 - 廃熱発電装置 - Google Patents
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Description
この構成を採用することによって、本発明では、暖機運転の際に、滞留手段によって熱交換器の中に予め溜まっている作動媒体を蒸発させてシステム内部を暖めることが可能となる。このため、暖機運転の際にポンプを駆動することがなく、電気を使用しないようにすることができ、また、仮に熱交換器の中に溜まっている作動媒体だけでは暖機が十分でなかった場合でも暖機運転の際のポンプの駆動時間を短くできるため、電気使用を抑えることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、熱交換器の底部に廃熱媒体の供給口及び排出口の少なくともいずれか一方を設けることで、ポンプが停止している状態において廃熱媒体については熱交換器の底部から自重により自然排出させる一方で、作動媒体の供給口及び排出口については共に熱交換器において上方に設けることで、ポンプが停止している状態において熱交換器の中に液状の作動媒体を滞留させることができる。作動媒体は一般に凝固点が低く冬場等において凍結等することがない一方で、廃熱媒体(例えば温水)は冬場等において凍結しその体積膨張によって熱交換器の破損等が懸念され得るため、この構成によれば熱交換器の中に廃熱媒体を溜めずに作動媒体を溜めることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、プレート式の熱交換器のその内部構造により、廃熱媒体の排出と作動媒体の貯溜とを容易に行わせることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、例えば熱交換器とリザーバタンクの設置高さを合わせることによって、ポンプが停止している状態であっても、リザーバタンクにおける水頭圧によって作動媒体を熱交換器の中に滞留させることができ、熱交換器側において作動媒体を溜めるための工夫をする必要性をなくすことができる。
この構成を採用することによって、本発明では、ターボ式のポンプであればリザーバタンクにおける水頭圧によっても羽根車が回転するので作動媒体を熱交換器の中に滞留させ易くすることができる。
この構成を採用することによって、本発明では、予熱器の中に予め溜まっている作動媒体を蒸発させてシステム内部を暖めることが可能となる。
この構成を採用することによって、本発明では、蒸発器の中に予め溜まっている作動媒体を蒸発させてシステム内部を暖めることが可能となる。
図1は、本発明の第1実施形態における廃熱発電装置Gの構成図である。なお、図1においてドットパターンが付された領域は、液状の作動媒体を模式的に表している。
図1に示す通り、本実施形態の廃熱発電装置Gは、蒸発器(熱交換器)1a、予熱器(熱交換器)1b、膨張タービン発電機2(タービン発電機)、凝縮器3、リザーバタンク4(貯蔵装置)、ポンプ5を備えるランキンサイクルを利用した発電装置であり、工場や焼却施設等から放出される低温廃熱(本実施形態では温水、以下、熱源と称する場合がある)の廃熱エネルギーを用いて発電を行う。
図2は、本発明の第1実施形態における予熱器1bの構造を模式的に示す斜視図である。なお、図2において、破線は作動媒体の流れを示し、実線は廃熱媒体(温水)の流れを示す。
作動媒体は一般に凝固点が低く冬場等において凍結等することがないが、廃熱媒体(例えば温水)は冬場等において凍結しその体積膨張によって予熱器1bの破損等が懸念され得る。したがって、この構成によれば、予熱器1bの中に廃熱媒体を溜めずに作動媒体だけを溜めることができ、予熱器1bの破損を年間を通じて予防することができる。また、本実施形態の予熱器1bは、プレート式の熱交換器であるため、シェルアンドチューブ等の他の形式の熱交換器と比べて、上述したような廃熱媒体の排出と作動媒体の滞留とを容易に行わせることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図3に示すように、第2実施形態では、滞留手段10がリザーバタンク4における水頭圧によって作動媒体を蒸発器1aの中に滞留させる点で、上記実施形態と異なる。また、第2実施形態では、予熱器1bがなく、蒸発器1aのみで作動媒体を蒸発させるように構成されている。
また、上記第1実施形態の熱交換器の構造による滞留手段と、上記第2実施形態のリザーバタンクの水頭圧による滞留手段との組み合わせや置き換えも可能である。
具体的に、上記第1実施形態では、熱交換器の構造による滞留手段を上記第2実施形態のリザーバタンクの水頭圧による滞留手段と置き換えても良く、これらを組み合わせて適用しても良い。また、熱交換器の構造による滞留手段のみを有する場合においては、リザーバタンクはなくてもよい。
また、上記第2実施形態では、リザーバタンクの水頭圧による滞留手段を上記第1実施形態の熱交換器の構造による滞留手段と置き換えても良く、これらを組み合わせて適用しても良い。また、熱交換器の構造による滞留手段のみを有する場合においては、リザーバタンクはなくてもよい。
Claims (7)
- 作動媒体と外部から供給される廃熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器からの前記作動媒体の供給により発電を行うタービン発電機と、
前記タービン発電機から排出された前記作動媒体を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記作動媒体を前記熱交換器に向けて送出するポンプと、
前記ポンプが停止している状態において、液状の前記作動媒体を前記熱交換器の中に滞留させる滞留手段と、を有し、
前記滞留手段として、
前記熱交換器の底部に設けられた前記廃熱媒体の供給口及び排出口の少なくともいずれか一方と、
前記熱交換器において、前記熱交換器の底部に設けられた前記廃熱媒体の供給口及び排出口の少なくともいずれか一方よりも、上方に設けられた前記作動媒体の供給口及び排出口と、を有する、ことを特徴とする廃熱発電装置。 - 前記熱交換器は、プレート式の熱交換器である、ことを特徴とする請求項1に記載の廃熱発電装置。
- 前記ポンプの上流側において前記凝縮器で凝縮された前記作動媒体を貯溜するリザーバタンクを有し、
前記滞留手段は、前記リザーバタンクにおける水頭圧によって前記作動媒体を前記熱交換器の中に滞留させる、ことを特徴とする請求項1または2に記載の廃熱発電装置。 - 作動媒体と外部から供給される廃熱媒体との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器からの前記作動媒体の供給により発電を行うタービン発電機と、
前記タービン発電機から排出された前記作動媒体を凝縮する凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された前記作動媒体を前記熱交換器に向けて送出するポンプと、
前記ポンプが停止している状態において、液状の前記作動媒体を前記熱交換器の中に滞留させる滞留手段と、
前記ポンプの上流側において前記凝縮器で凝縮された前記作動媒体を貯溜するリザーバタンクと、を有し、
前記滞留手段は、前記リザーバタンクにおける水頭圧によって前記作動媒体を前記熱交換器の中に滞留させる、ことを特徴とする廃熱発電装置。 - 前記ポンプは、ターボ式のポンプである、ことを特徴とする請求項3または4に記載の廃熱発電装置。
- 前記熱交換器は、前記作動媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器の上流側で前記作動媒体を予熱する予熱器とであって、
前記滞留手段は、前記作動媒体を前記予熱器の中に滞留させる、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の廃熱発電装置。 - 前記熱交換器は、前記作動媒体を蒸発させる蒸発器であって、
前記滞留手段は、前記作動媒体を前記蒸発器の中に滞留させる、ことを特徴とする請求
項1〜5のいずれか一項に記載の廃熱発電装置。
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