JP6223886B2 - Power generator - Google Patents
Power generator Download PDFInfo
- Publication number
- JP6223886B2 JP6223886B2 JP2014067540A JP2014067540A JP6223886B2 JP 6223886 B2 JP6223886 B2 JP 6223886B2 JP 2014067540 A JP2014067540 A JP 2014067540A JP 2014067540 A JP2014067540 A JP 2014067540A JP 6223886 B2 JP6223886 B2 JP 6223886B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- working medium
- cooling
- heater
- expander
- pump
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
- F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
- F01K9/003—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
Description
本発明は、発電装置に関するものである。 The present invention relates to a power generator.
従来、下記特許文献1に開示されているように、作動媒体が循環する循環配管に設けられた膨張機によって発電機を駆動するバイナリ発電装置が知られている。図7に示すように、この特許文献1に開示されたバイナリ発電装置では、蒸発器71、膨張機72、凝縮器73及び循環ポンプ74がこの順で循環配管75に接続されている。蒸発器71は、工場から排出される排温水や、温泉からの温水を熱源として、作動媒体を蒸発させる。熱源が流れる流路における蒸発器71の出側には、温度計測手段76が設けられている。この計測値に基づいて、循環ポンプ74の回転数が調整されている。すなわち、蒸発器71の出側での温水の温度が目標値よりも高温になると、循環ポンプ74の回転数を上げることにより、出側での温水温度を下げるようにしている。
Conventionally, as disclosed in
前記特許文献1に開示されたバイナリ発電装置では、熱源としての温水の温度が上昇した場合に循環ポンプ74の回転数を上げることにより、蒸発器71から流出する温水の温度を下げる。これにより、蒸発器71から流出する温水の温度が所定範囲内に収まるようにすることができる。しかしながら、このバイナリ発電装置では、温水(熱源)の温度が急激に上昇した場合に対処できないという問題が残されている。すなわち、蒸発器71の出側での温水の温度が上昇すると循環ポンプ74の回転数を上げるように調整するが、温水の温度が急激に上昇した場合には、作動媒体の流量増加が追いつかず、蒸発器出口の過熱度が一時的に上昇する。このため、蒸発器71から膨張機72に至る経路に存在しているフランジのパッキン等を耐熱材料で構成しなければならないという問題がある。
In the binary power generator disclosed in
そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発電装置において蒸発器の出側での作動媒体の温度上昇を抑制できるようにすることにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described prior art, and an object of the present invention is to make it possible to suppress an increase in the temperature of the working medium on the outlet side of the evaporator in the power generation device.
前記の目的を達成するため、本発明は、ガス状の作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を冷却する冷却手段と、を備えている発電装置である。 To achieve the above object, the present invention provides an expander that expands a gaseous working medium, a condenser that condenses the working medium expanded by the expander, and pressurizes the working medium condensed by the condenser. A pump, a heater that evaporates at least a part of the working medium pressurized by the pump with heat of a heat source medium, and a working medium that is in a superheated state and is at a predetermined temperature or higher downstream of the heater And a cooling means for cooling the generator.
本発明では、冷却手段が、加熱器の下流側での温度が予め定められた値以上の過熱状態にある作動媒体を冷却する。このため、加熱器から流出して膨張機に流入する作動媒体の温度を抑制することができる。したがって、熱源媒体の温度が急激に上昇した場合等においても、作動媒体の昇温を効果的に抑制することができるため、加熱器から膨張機に至る経路に存在しているフランジのパッキン等を耐熱性のあるもので構成する必要がなくなり、また発電機で用いられる絶縁材の階級を上げる等の対策も必要なくなる。 In the present invention, the cooling means cools the working medium in a superheated state in which the temperature on the downstream side of the heater is equal to or higher than a predetermined value. For this reason, the temperature of the working medium flowing out of the heater and flowing into the expander can be suppressed. Therefore, even when the temperature of the heat source medium suddenly rises, the temperature rise of the working medium can be effectively suppressed. Therefore, the flange packing existing in the path from the heater to the expander can be removed. It is no longer necessary to use heat-resistant materials, and measures such as raising the class of insulating materials used in generators are not necessary.
前記冷却手段は、前記ポンプの下流側で且つ前記加熱器の上流側から分流された作動媒体によって、前記過熱状態の作動媒体を冷却するように構成されていてもよい。この態様では、ポンプから吐出された作動媒体によって過熱状態の作動媒体を冷却するため、発電装置としての構成が複雑化することを抑制することができる。 The cooling means may be configured to cool the overheated working medium by a working medium that is diverted downstream from the pump and upstream from the heater. In this aspect, since the overheated working medium is cooled by the working medium discharged from the pump, it is possible to suppress complication of the configuration as the power generation device.
前記冷却手段は、前記ポンプの下流側から分流された作動媒体を前記加熱器の下流側の作動媒体に合流することによって前記過熱状態の作動媒体を冷却するように構成されていてもよい。この態様では、ポンプの下流側から分流された作動媒体が過熱状態の作動媒体に合流することによって、当該作動媒体を冷却する。したがって、より効果的に作動媒体を冷却することができる。 The cooling means may be configured to cool the overheated working medium by joining the working medium branched from the downstream side of the pump to the working medium downstream of the heater. In this aspect, the working medium branched from the downstream side of the pump joins the working medium in an overheated state, thereby cooling the working medium. Therefore, the working medium can be cooled more effectively.
前記冷却手段は、前記加熱器の下流側の作動媒体が飽和温度以上に維持される範囲で冷却を行ってもよい。この態様では、液状の作動媒体が膨張機に導入されることを防止することができる。したがって、発電効率が低下することを防止することができる。 The cooling means may perform cooling in a range in which the working medium on the downstream side of the heater is maintained at a saturation temperature or higher. In this aspect, the liquid working medium can be prevented from being introduced into the expander. Therefore, it is possible to prevent the power generation efficiency from being lowered.
前記冷却手段は、気化熱を利用して過熱状態の作動媒体の冷却を行ってもよい。この態様では、気化熱を利用して過熱状態の作動媒体の冷却を行うため、作動媒体の冷却をより効果的に行うことができる。すなわち、わずかな量の冷却媒体で過熱状態の作動媒体を冷却できる。特に、ポンプの下流側から分流された作動媒体を冷却媒体として用いる場合には、ポンプから蒸発器に送られる作動媒体の量が僅かに減るだけである。このため、ポンプから吐出された作動媒体から分流させるとしても、影響はほとんど無い。 The cooling means may cool the overheated working medium using heat of vaporization. In this aspect, since the superheated working medium is cooled using the heat of vaporization, the working medium can be cooled more effectively. That is, the superheated working medium can be cooled with a small amount of the cooling medium. In particular, when the working medium that is diverted from the downstream side of the pump is used as the cooling medium, the amount of the working medium that is sent from the pump to the evaporator is only slightly reduced. For this reason, even if it is made to divert from the working medium discharged from the pump, there is almost no influence.
前記冷却手段は、作動媒体流路及び冷却流路を有し、前記加熱器における下流側に配置された熱交換器と、前記冷却流路に繋がる熱媒体回路に設けられた減圧手段と、を有していてもよい。前記減圧手段は、作動媒体が過熱状態であって予め定められた温度以上のときに前記熱交換器において前記作動媒体が冷却されるように、熱媒体を減圧してもよい。 The cooling means includes a working medium flow path and a cooling flow path, and includes a heat exchanger disposed on the downstream side of the heater, and a decompression means provided in a heat medium circuit connected to the cooling flow path. You may have. The decompression means may decompress the heat medium so that the working medium is cooled in the heat exchanger when the working medium is in an overheated state and is equal to or higher than a predetermined temperature.
この態様では、作動媒体が過熱状態であって予め定められた温度以上のときに、熱交換器において、作動媒体流路を流れる作動媒体が、熱媒体回路の減圧手段によって減圧されて冷却流路を流れる熱媒体によって冷却される。一方、加熱器において作動媒体が十分に加熱されなかった場合には、作動媒体は熱交換器において熱媒体によって加熱されることになる。したがって、熱交換器は、作動媒体が過度に加熱された場合に作動媒体を冷却することができる一方、作動媒体が十分に加熱されなかった場合には作動媒体を補助的に加熱することができる。 In this aspect, when the working medium is in an overheated state and is equal to or higher than a predetermined temperature, the working medium flowing through the working medium flow path is decompressed by the pressure reducing means of the heat medium circuit in the heat exchanger, and the cooling flow path It is cooled by the heat medium flowing through. On the other hand, when the working medium is not sufficiently heated in the heater, the working medium is heated by the heat medium in the heat exchanger. Therefore, the heat exchanger can cool the working medium when the working medium is heated excessively, while it can supplementarily heat the working medium when the working medium is not sufficiently heated. .
以上説明したように、本発明によれば、発電装置において蒸発器の出側での作動媒体の温度上昇を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, the temperature increase of the working medium on the outlet side of the evaporator can be suppressed in the power generation device.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1実施形態による発電装置1は、ランキンサイクルを利用した発電システムであり、図1に示すように、凝縮器6と、循環ポンプ8と、蒸発器10と、膨張機14とを備えている。凝縮器6、循環ポンプ8、加熱器10及び膨張機14はこの順で循環流路4に設けられている。本実施形態による発電装置1では、作動媒体が循環流路4を通じて加熱器10、膨張機14、凝縮器6及び循環ポンプ8を順に流れるという循環回路が構成されている。作動媒体としては、水よりも沸点の低い冷媒が用いられる。
The
膨張機14には発電機16が接続されている。膨張機14においてガス状の作動媒体を膨張させることにより、発電機16を駆動する力を取り出すことができる。
A
凝縮器6は、膨張機14から排出されたガス状の作動媒体を凝縮させて液状の作動媒体とするものである。凝縮器6は、ガス状の作動媒体が流れる作動媒体流路6aと、冷却水等の冷却媒体が流れる冷却媒体流路6bとを有している。冷却媒体流路6bは、冷却回路61と接続されていて、この冷却回路61から供給される冷却水等の冷却媒体が流れる。作動媒体流路6aを流れる作動媒体は、冷却媒体流路6bを流れる冷却媒体と熱交換することにより凝縮する。
The
循環ポンプ8は、循環流路4における凝縮器6の下流側(加熱器10と凝縮器6との間)に設けられており、循環流路4内で作動媒体を循環させるためのものである。循環ポンプ8は、凝縮器6で凝縮された液状の作動媒体を所定の圧力まで加圧して加熱器10に送り出す。循環ポンプ8として、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。
The circulation pump 8 is provided on the downstream side of the
加熱器10は、循環流路4における循環ポンプ8の下流側(循環ポンプ8と膨張機14との間)に設けられている。加熱器10は、作動媒体が流れる作動媒体流路10aと、熱源媒体が流れる熱源媒体流路10bとを有している。熱源媒体流路10bは熱源媒体回路62に接続されていて、この熱源媒体流路10bには、外部の熱源から供給された熱源媒体が流れる。作動媒体流路10aを流れる作動媒体は、熱源媒体流路10bを流れる熱源媒体と熱交換して蒸発する。熱源媒体としては、例えば温水、水蒸気等が挙げられる。
The
循環流路4には、加熱器10と膨張機14との間に遮断弁(開閉弁)21が設けられている。遮断弁21は、通常開放されているが、膨張機14の異常時等、膨張機14を停止させる時などに閉じられる。
In the circulation channel 4, a shut-off valve (open / close valve) 21 is provided between the
循環流路4には、バイパス手段23および冷却手段25が設けられている。バイパス手段23は、膨張機14を迂回するバイパス路23aと、バイパス路23aに設けられた開閉弁23bとを有する。開閉弁23bは、通常閉じられているが、膨張機14の回転異常時等、膨張機14を停止させる時などに開放される。開閉弁23bが開放されることにより、加熱器10から流出した作動媒体が膨張機14に導入されることなく、凝縮器6に導入されるようになる。
The circulation channel 4 is provided with a
冷却手段25は、加熱器10で蒸発したガス状の作動媒体を冷却する(すなわち、顕熱を奪う)ためものであり、冷却用通路25aと、冷却用通路25aに設けられた冷却用弁(開閉弁)25bとを有する。冷却用通路25aの一端部は、循環流路4における循環ポンプ8と加熱器10との間の部位に接続されている。したがって、冷却用通路25aには、液状の作動媒体が流入する。冷却用通路25aの他端部は、循環流路4における加熱器10と膨張機14との間の部位に接続されている。このため、冷却用通路25aを流れた液状の作動媒体は、蒸発器10から流出したガス状の作動媒体に合流する。
The cooling means 25 is for cooling the gaseous working medium evaporated by the heater 10 (that is, taking away sensible heat), and includes a
冷却用通路25aは、循環流路4を構成する配管よりも細径の配管によって構成されている。したがって、冷却用通路25aには、循環流路4を流れる作動媒体に比べて十分小さな流量の作動媒体が流れる。なお、代替的に、冷却用通路25aに絞りやキャピラリチューブ(図示省略)が設けられる構成としてもよい。
The
冷却用弁25bは、通常閉じられており、後述するコントローラ30からの指令を受けると開放される。
The cooling
循環流路4には、冷却用通路25aの下流端が接続された部位と膨張機14との間に、温度センサ32及び圧力センサ34が設けられている。温度センサ32は、加熱器10から流出して遮断弁21及び膨張機14に導入される作動媒体の温度を検出する。圧力センサ34は、蒸発器10から流出して遮断弁21及び膨張機14に導入される作動媒体の圧力を検出する。
In the circulation channel 4, a
発電装置1には、循環ポンプ8の駆動制御や開閉弁21,23b,25bの開閉制御を行うコントローラ30が設けられている。コントローラ30の機能には、ポンプ制御手段30aと冷却制御手段30bとが含まれている。
The
ポンプ制御手段30aは、循環ポンプ8の回転数を制御する手段であり、温度センサ32及び圧力センサ34の検出値から導出される作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように循環ポンプ8の駆動制御を行う。
The pump control means 30a is a means for controlling the rotational speed of the circulation pump 8, and circulates so that the degree of superheating of the working medium derived from the detection values of the
冷却制御手段30bは、冷却用弁25bの開閉を制御する手段であり、加熱器10から流出した作動媒体の温度に基づいて冷却用弁25bの開閉制御を実行する。すなわち、冷却制御手段30bは、温度センサ32及び圧力センサ34の検出値から加熱器10の下流側での作動媒体が過熱状態にあると判断された場合において、温度センサ32の検出値が予め定められた温度(基準温度)以上にあると判断されたときに、冷却用弁25bを開放するための指令を出力する。この基準温度としては、遮断弁21の接続部に設けられた図略のパッキン等にダメージを与えないような温度が設定されている。すなわち、パッキンが耐熱材で構成されていない場合でも、作動媒体から受ける熱によってダメージを受けないように、加熱器10出口での作動媒体の温度がコントロールされる。
The cooling control means 30b is means for controlling the opening and closing of the cooling
また、冷却制御手段30bは、加熱器10の下流側の作動媒体が飽和温度以上に維持される範囲で冷却を行うように、冷却用弁25bの閉鎖制御を実行する。すなわち、冷却制御手段30bは、膨張機14に導入される作動媒体が飽和温度以上に維持されるように、予め定められた閉鎖条件が成立すると冷却用弁25bを閉じる指令を出力する。この閉鎖条件としては、例えば、温度センサ32及び圧力センサ34の検出値から得られる作動媒体の過熱度が所定温度以上にあること等が挙げられる。なお、このときの作動媒体の温度は、前記の基準温度よりも低い温度となる。
Moreover, the cooling control means 30b performs closing control of the cooling
ここで、第1実施形態による発電システムの運転動作について説明する。通常運転時においては、遮断弁21が開放されている一方、バイパス路23aの開閉弁23b及び冷却用弁25bは閉じられている。
Here, the operation of the power generation system according to the first embodiment will be described. During normal operation, the shut-off
循環ポンプ8が駆動されると、循環ポンプ8から送出された液状の作動媒体は、加熱器10の作動媒体流路10aに流入する。この作動媒体は、熱源媒体流路10bを流れる熱源媒体によって加熱されて蒸発する。加熱器10で蒸発した作動媒体は、膨張機14に導入される。作動媒体が膨張機14内に導入されることにより、膨張機14が回転駆動され、それによって発電機16が駆動されて発電が行われる。膨張機14内で膨張した作動媒体は、循環流路4に排出される。膨張機14から排出されたガス状の作動媒体は、凝縮器6の作動媒体流路6aに導入される。凝縮器6においては、作動媒体は、冷却媒体流路6bを流れる冷却媒体によって冷却されて凝縮する。この液状の作動媒体は、循環流路4を流れて循環ポンプ8に吸入される。循環流路4では、このような循環が繰り返されて発電機16において発電が行われる。
When the circulation pump 8 is driven, the liquid working medium delivered from the circulation pump 8 flows into the working
発電装置1の運転時には、加熱器10下流側での作動媒体の過熱度が所定範囲内に収まるように、循環ポンプ8の回転数が制御されている。すなわち、図2に示すように、圧力センサ34及び温度センサ32の検出値P1,T1がコントローラ30に入力され(ステップST1)、ポンプ制御手段30aは、この検出値P1,T1に基づいて、作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように循環ポンプ8の制御が行われている(ステップST2)。
During operation of the
そして、冷却制御手段30bは、圧力センサ34及び温度センサ32の検出値P1,T1に基づき、作動媒体が過熱状態にあるか否かを確認した上で、温度センサ32の検出値T1が予め設定された基準温度(上限値)Tr以下であるか否かを判定する(ステップST3、ST4)。そして、作動媒体が過熱状態にある場合において、温度センサ32の検出値T1が基準温度Trを超えていると判断された場合には、冷却用弁25bを開放する(ステップST5)。このような事態は、例えば、加熱器10に導入される熱源媒体の温度が急激に上昇したことにより、循環ポンプ8の回転数上昇では対応できなくなってしまった場合等に生ずる。
The cooling control means 30b confirms whether or not the working medium is in an overheated state based on the detection values P1 and T1 of the
冷却用弁25bが開放されると、循環ポンプ8から吐出された液状の作動媒体の一部が冷却用通路25aに分流される。そして、冷却用通路25aを流れた液状の作動媒体が循環流路4中の過熱状態にある作動媒体に合流する。したがって、加熱器10から流出して遮断弁21及び膨張機14に向かって循環流路4を流れるガス状の作動媒体は、合流された液状の作動媒体が気化することによって冷却される。冷却用通路25aから加熱器10よりも下流の循環流路4部分へ導入される液状の作動媒体は、加熱器10から流出した循環流路4内のガス状の作動媒体の温度を下げる、すなわち、顕熱を奪うだけでよいため、潜熱を奪う場合に比べて大きな熱量を必要としない。このため、上記液状の作動媒体は少量でよい。
When the cooling
なお、冷却用通路25aは循環流路4に比べて細径の配管で構成されているため、冷却用通路25aを多量の作動媒体が流れてしまうことが防止される。このため、加熱器10内に溜まっている作動媒体量に影響を与えるほどは、循環流路4を通して加熱器10に流入する作動媒体の量は減らず、過熱度が更に上昇することもほとんどない。
In addition, since the
冷却用弁25bが開放されている状態において、温度センサ32及び圧力センサ34の検出値T1,P1から算出される過熱度SHが基準過熱度(下限値)SHr以上にあるか否かが判断されている(ステップST6)。そして、過熱度SHが基準過熱度SHrよりも低くなると冷却用弁25bが閉鎖される(ステップST7)。これにより、循環ポンプ8から吐出された作動媒体が冷却用通路25aに分流されることなく加熱器10に導入される通常運転に戻る。
In a state where the cooling
以上説明したように、第1実施形態では、冷却手段25が、加熱器10の下流側での温度が予め定められた値以上の過熱状態にある作動媒体を冷却する。このため、加熱器10から流出して膨張機14に流入する作動媒体の温度を抑制することができる。したがって、熱源媒体の温度が急激に上昇した場合等においても、作動媒体の昇温を効果的に抑制することができるため、加熱器10から膨張機14に至る経路に存在しているフランジのパッキン等を耐熱性のあるもので構成する必要がなくなり、また発電機16で用いられる絶縁材の階級を上げる等の対策も必要なくなる。
As described above, in the first embodiment, the cooling
また第1実施形態では、冷却手段25がポンプの下流側で且つ加熱器10の上流側から分流された作動媒体を循環流路4に合流させることによって作動媒体を冷却する構成なので、発電装置1としての構成が複雑化することを抑制することができ、また、より効果的に作動媒体を冷却することができる。
In the first embodiment, the cooling means 25 is configured to cool the working medium by joining the working medium divided from the downstream side of the pump and the upstream side of the
また第1実施形態では、加熱器10の下流側の作動媒体が飽和温度以上に維持されるため、液状の作動媒体が膨張機14に導入されることを防止することができる。したがって、発電効率が低下することを防止することができる。
In the first embodiment, since the working medium on the downstream side of the
また第1実施形態は、作動媒体の気化熱を利用して過熱状態の作動媒体の冷却を行うため、作動媒体の冷却をより効果的に行うことができる。すなわち、わずかな量の冷却媒体で過熱状態の作動媒体を冷却できる。特に、循環ポンプ8の下流側から分流された作動媒体を冷却媒体として用いるため、循環ポンプ8から加熱器10に送られる作動媒体の量が僅かに減るだけである。このため、循環ポンプ8から吐出された作動媒体から分流させるとしても、影響はほとんど無い。
Moreover, since 1st Embodiment cools the working medium in an overheated state using the vaporization heat of a working medium, it can cool a working medium more effectively. That is, the superheated working medium can be cooled with a small amount of the cooling medium. In particular, since the working medium branched from the downstream side of the circulation pump 8 is used as the cooling medium, the amount of the working medium sent from the circulation pump 8 to the
図3は、第2実施形態に係る発電装置1を示す。第2実施形態に係る発電装置1では、冷却手段25は、過熱状態の作動媒体を、外部から導入される蒸気、高温空気、温水等の熱媒体によって冷却する熱交換器25fを有していてもよい。例えば、この熱交換器25fは、加熱器10に接続される熱源媒体回路62が、エンジン(図示省略)への過給空気が流れる流路によって構成されている場合に適用される。熱交換器24fは、循環回路4における加熱器10の下流側に設けられている。熱交換器25fの冷却流路25eには、エンジンが搭載される船に設けられる図外の蒸気設備から余剰蒸気が導入されてもよい。エンジンが高負荷運転されている場合には、例えば150℃程度以上の過給空気が加熱器10に導入される。このため、加熱器10の作動媒体流路10aを流れる作動媒体は、150℃程度の温度になるまで加熱される。この場合には、冷却手段25の冷却用通路25aに設けられた冷却用弁(減圧手段)25bの開度を絞ることにより、熱媒体を減圧させ、これにより熱媒体の温度を下げる。これにより、熱交換器25fの作動媒体流路25dを流れる過熱状態の作動媒体を冷却することができる。なお、エンジンが低負荷運転されている場合には、加熱器10において作動媒体が十分に加熱されない場合があるため、このときには、熱交換器25fは、作動媒体を過熱状態まで加熱する過熱器としても機能し得る。
FIG. 3 shows a
図4に示すように、この実施形態による発電システムでは、圧力センサ34及び温度センサ32の検出値P1,T1に基づき、作動媒体が過熱状態にあるか否かを確認する(ステップST3)。そして、作動媒体が過熱状態にある場合において、温度センサ32の検出値T1が基準温度Trを超えていると判断された場合には(ステップST4)、冷却制御手段30bは、冷却用弁25bを絞る制御を行う(ステップST11)。これにより、熱媒体が減圧され、熱交換器25fにおいて作動媒体が冷却される(作動媒体の顕熱が取られる)。
As shown in FIG. 4, in the power generation system according to this embodiment, whether or not the working medium is in an overheated state is confirmed based on the detection values P1 and T1 of the
なお、本発明は、前記第1実施形態及び第2実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、前記第1実施形態では、循環流路4から分流された作動媒体が、加熱器10の下流側で再度循環流路4の作動媒体に合流され、直接熱交換される。代替的に、図5に示すように、冷却用通路25aに分流された作動媒体と循環流路4の作動媒体とが間接的に熱交換されてもよい。
The present invention is not limited to the first embodiment and the second embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the first embodiment, the working medium branched from the circulation flow path 4 is joined again to the working medium in the circulation flow path 4 on the downstream side of the
具体的に、冷却手段25は、循環流路4における加熱器10の下流側に配置された冷却用熱交換器25cを有している。この冷却用熱交換器25cには、循環流路4に接続された作動媒体流路25dと、冷却用通路25aに接続された冷却流路25eとが設けられている。
Specifically, the cooling means 25 has a
冷却用通路25aの一端部(上流端部)は、循環流路4における循環ポンプ8と加熱器10との間の部位に接続されている。冷却用通路25aの他端部(下流端部)は、循環流路4における膨張機14と凝縮器6との間の部位に接続されている。冷却用通路25aの下流端部は、循環流路4における循環ポンプ8の吸入側に位置しているため、冷却用通路25aに分流された作動媒体が流れやすくなっている。
One end (upstream end) of the
循環流路4から冷却用通路25aに分流された液状の作動媒体は、冷却用熱交換器25cにおいて過熱状態にある作動媒体流路25dの作動媒体を冷却しながら気化する。気化した作動媒体は、冷却用通路25aから循環流路4における凝縮器6の上流側に戻される。
The liquid working medium branched from the circulation passage 4 to the
前記第1実施形態では、過熱状態の作動媒体が液状の作動媒体によって冷却される。代替的に、図6に示すように、凝縮器6を通過した冷却回路61の冷却媒体(冷却水)によって過熱状態の作動媒体が冷却されてもよい。具体的に、冷却用通路25aの一端部(上流端部)は、冷却回路61における凝縮器6の下流側の部位に接続されている。冷却用通路25aを流れた冷却媒体は冷却回路61に戻される。この構成では、冷却用熱交換器25cにおいて、冷却流路25e内の冷却媒体が、過熱状態にある作動媒体流路25dの作動媒体を冷却する。
In the first embodiment, the overheated working medium is cooled by the liquid working medium. Alternatively, as shown in FIG. 6, the overheated working medium may be cooled by the cooling medium (cooling water) of the
前記各実施形態において、循環流路4の加熱器10と膨張機14との間の配管部分の一部を覆うジャケットを設け、当該ジャケット内に作動媒体や冷却流体を流すことにより加熱器10から流出した作動媒体が間接的に冷却されてもよい。
In each of the above-described embodiments, a jacket that covers a part of the piping portion between the
冷却用弁25aは開度調整可能な弁とされてもよい。
The cooling
1 発電装置
4 循環流路
6 凝縮器
8 循環ポンプ
10 加熱器
14 膨張機
16 発電機
21 遮断弁
25 冷却手段
25a 冷却用通路
25b 冷却用弁
25c 冷却用熱交換器
25f 熱交換器
30 コントローラ
30a ポンプ制御手段
30b 冷却制御手段
32 温度センサ
34 圧力センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、
前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を飽和温度以上に維持される範囲で冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、冷却用通路と、冷却用通路に設けられた冷却用弁とを有し、前記冷却用通路の一端部が、前記凝縮器、前記ポンプ、前記加熱器及び前記膨張機が設けられる循環流路における前記ポンプと前記加熱器との間の部位に接続され、他端部が、前記循環流路における前記加熱器と前記膨張機との間の部位に接続され、
運転時には、前記加熱器の下流側での作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように前記ポンプの制御が行われる一方、作動媒体が過熱状態にある場合であって前記加熱器から流出して前記膨張機に導入される作動媒体の温度が基準温度を超えていると判断された場合には、前記冷却手段は前記冷却用弁を開放し、前記冷却用通路を流れた液状の作動媒体が前記循環流路中の過熱状態にある作動媒体に合流することにより、気化熱を利用して前記過熱状態の作動媒体を冷却する、発電装置。 An expander for expanding the gaseous working medium;
A condenser for condensing the working medium expanded by the expander;
A pump for pressurizing the working medium condensed in the condenser;
A heater for evaporating at least a part of the working medium pressurized by the pump with heat of the heat source medium;
On the downstream side of the heater, cooling means that cools the working medium in a superheated state at a predetermined temperature or higher in a range that is maintained at a saturation temperature or higher ;
Equipped with a,
The cooling means includes a cooling passage and a cooling valve provided in the cooling passage, and one end of the cooling passage is provided with the condenser, the pump, the heater, and the expander. Connected to a site between the pump and the heater in the circulation channel, and the other end is connected to a site between the heater and the expander in the circulation channel,
During operation, the pump is controlled so that the degree of superheat of the working medium on the downstream side of the heater is within a preset range, while the working medium is in an overheated state and the heater When it is determined that the temperature of the working medium flowing out of the expander and introduced into the expander exceeds the reference temperature, the cooling means opens the cooling valve and the liquid flowing through the cooling passage The working medium cools the working medium in the overheated state using vaporization heat by joining the working medium in the circulating flow path to the working medium in the overheated state .
前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、
前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を飽和温度以上に維持される範囲で冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、冷却用熱交換器と、冷却用通路と、冷却用通路に設けられた冷却用弁とを有し、前記冷却用通路の一端部が、前記凝縮器、前記ポンプ、前記加熱器及び前記膨張機が設けられる循環流路における前記ポンプと前記加熱器との間の部位に接続され、他端部が、前記循環流路における前記膨張機と前記凝縮器との間の部位に接続され、
前記冷却用熱交換器は、前記循環流路における前記加熱器の下流側に配置され、前記循環流路に接続された作動媒体流路と、前記冷却用通路とが設けられ、
運転時には、前記加熱器の下流側での作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように前記ポンプの制御が行われる一方、作動媒体が過熱状態にある場合であって前記加熱器から流出して前記膨張機に導入される作動媒体の温度が基準温度を超えていると判断された場合には、前記冷却手段は前記冷却用弁を開放し、前記冷却用熱交換器において、前記冷却用通路に分流された作動媒体と前記循環流路の作動媒体とが間接的に熱交換されることによって前記過熱状態の作動媒体を冷却する、発電装置。 An expander for expanding the gaseous working medium;
A condenser for condensing the working medium expanded by the expander;
A pump for pressurizing the working medium condensed in the condenser;
A heater for evaporating at least a part of the working medium pressurized by the pump with heat of the heat source medium;
On the downstream side of the heater, cooling means that cools the working medium in a superheated state at a predetermined temperature or higher in a range that is maintained at a saturation temperature or higher;
With
The cooling means includes a cooling heat exchanger, a cooling passage, and a cooling valve provided in the cooling passage, and one end portion of the cooling passage includes the condenser, the pump, and the heating Connected to a portion between the pump and the heater in the circulation flow path in which the expander and the expander are provided, and the other end is connected to a portion between the expander and the condenser in the circulation flow path. Connected,
The cooling heat exchanger is disposed on the downstream side of the heater in the circulation channel, and is provided with a working medium channel connected to the circulation channel, and the cooling channel,
During operation, the pump is controlled so that the degree of superheat of the working medium on the downstream side of the heater is within a preset range, while the working medium is in an overheated state and the heater When it is determined that the temperature of the working medium flowing out of the expander and introduced into the expander exceeds a reference temperature, the cooling means opens the cooling valve, and in the cooling heat exchanger, The power generation device that cools the overheated working medium by indirectly exchanging heat between the working medium divided into the cooling passage and the working medium in the circulation passage .
前記膨張機で膨張した作動媒体を冷却回路から供給される冷却媒体によって凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、
前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を飽和温度以上に維持される範囲で冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、冷却用熱交換器と、冷却用通路と、冷却用通路に設けられた冷却用弁とを有し、
前記冷却用通路が、前記冷却回路における前記凝縮器の下流側の部位に接続され、冷却用通路を流れた冷却媒体は前記冷却回路に戻される構成とされ、
前記冷却用熱交換器は、前記凝縮器、前記ポンプ、前記加熱器及び前記膨張機が設けられる循環流路における前記加熱器の下流側に配置され、前記冷却用熱交換器には前記循環流路に接続された作動媒体流路と、前記冷却用通路が設けられ、
運転時には、前記加熱器の下流側での作動媒体の過熱度が予め設定された範囲内に収まるように前記ポンプの制御が行われる一方、作動媒体が過熱状態にある場合であって前記加熱器から流出して前記膨張機に導入される作動媒体の温度が基準温度を超えていると判断された場合には、前記冷却手段は前記冷却用弁を開放し、前記冷却用熱交換器において、冷却媒体が過熱状態の作動媒体を冷却する、発電装置。 An expander for expanding the gaseous working medium;
A condenser for condensing the working medium expanded by the expander with a cooling medium supplied from a cooling circuit;
A pump for pressurizing the working medium condensed in the condenser;
A heater for evaporating at least a part of the working medium pressurized by the pump with heat of the heat source medium;
On the downstream side of the heater, cooling means that cools the working medium in a superheated state at a predetermined temperature or higher in a range that is maintained at a saturation temperature or higher;
With
The cooling means includes a cooling heat exchanger, a cooling passage, and a cooling valve provided in the cooling passage,
The cooling passage is connected to a portion of the cooling circuit downstream of the condenser, and the cooling medium that has flowed through the cooling passage is returned to the cooling circuit.
The cooling heat exchanger is disposed on the downstream side of the heater in a circulation channel in which the condenser, the pump, the heater, and the expander are provided, and the cooling heat exchanger includes the circulation flow A working medium flow path connected to the path, and the cooling passage,
During operation, the pump is controlled so that the degree of superheat of the working medium on the downstream side of the heater is within a preset range, while the working medium is in an overheated state and the heater When it is determined that the temperature of the working medium flowing out of the expander and introduced into the expander exceeds a reference temperature, the cooling means opens the cooling valve, and in the cooling heat exchanger, A power generation device that cools a working medium whose cooling medium is in an overheated state .
前記膨張機で膨張した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮した作動媒体を加圧するポンプと、
前記ポンプで加圧された作動媒体の少なくとも一部を熱源媒体の熱で蒸発させる加熱器と、
前記加熱器の下流側において、過熱状態であって予め定められた温度以上の作動媒体を冷却する冷却手段と、
を備え、
前記冷却手段は、作動媒体流路及び冷却流路を有し、前記加熱器における下流側に配置された熱交換器と、前記冷却流路に繋がる熱媒体回路に設けられた減圧手段と、を有し、
前記減圧手段は、作動媒体が過熱状態であって予め定められた温度以上のときに前記熱交換器において前記作動媒体が冷却されるように、熱媒体を減圧する発電装置。 An expander for expanding the gaseous working medium;
A condenser for condensing the working medium expanded by the expander;
A pump for pressurizing the working medium condensed in the condenser;
A heater for evaporating at least a part of the working medium pressurized by the pump with heat of the heat source medium;
On the downstream side of the heater, cooling means for cooling a working medium that is in a superheated state and has a temperature equal to or higher than a predetermined temperature;
With
The cooling means includes a working medium flow path and a cooling flow path, and includes a heat exchanger disposed on the downstream side of the heater, and a decompression means provided in a heat medium circuit connected to the cooling flow path. Have
The depressurization unit is a power generation device that depressurizes the heat medium so that the heat medium is cooled in the heat exchanger when the working medium is in an overheated state and is equal to or higher than a predetermined temperature .
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014067540A JP6223886B2 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Power generator |
KR1020167026099A KR101790915B1 (en) | 2014-03-28 | 2015-02-23 | Generator device |
EP15767732.9A EP3124755A4 (en) | 2014-03-28 | 2015-02-23 | Generator device |
CN201580017252.8A CN106460546B (en) | 2014-03-28 | 2015-02-23 | Power generator |
PCT/JP2015/054913 WO2015146403A1 (en) | 2014-03-28 | 2015-02-23 | Generator device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014067540A JP6223886B2 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Power generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015190364A JP2015190364A (en) | 2015-11-02 |
JP6223886B2 true JP6223886B2 (en) | 2017-11-01 |
Family
ID=54194938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014067540A Active JP6223886B2 (en) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Power generator |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP3124755A4 (en) |
JP (1) | JP6223886B2 (en) |
KR (1) | KR101790915B1 (en) |
CN (1) | CN106460546B (en) |
WO (1) | WO2015146403A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6769888B2 (en) * | 2017-02-09 | 2020-10-14 | 株式会社神戸製鋼所 | Thermal energy recovery device |
JP6761380B2 (en) * | 2017-06-22 | 2020-09-23 | 株式会社神戸製鋼所 | Thermal energy recovery system and ships equipped with it |
JP2019015228A (en) * | 2017-07-06 | 2019-01-31 | いすゞ自動車株式会社 | Rankine cycle system and method for controlling the same |
JP7009227B2 (en) * | 2018-01-18 | 2022-01-25 | 株式会社神戸製鋼所 | Thermal energy recovery device |
JP6980546B2 (en) * | 2018-01-31 | 2021-12-15 | 株式会社神戸製鋼所 | Thermal energy recovery device |
JPWO2022107237A1 (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-27 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63194110A (en) * | 1987-02-06 | 1988-08-11 | 三菱重工業株式会社 | Once-through boiler |
JPS6435002A (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-06 | Toshiba Corp | Pressure and temperature reduction device for turbine bypass |
JPS6441604A (en) * | 1987-08-10 | 1989-02-13 | Toshiba Corp | Thermal stress control device for steam turbine plant |
JP2001193415A (en) * | 1999-11-05 | 2001-07-17 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Repowering method in power generation |
DE102009048683A1 (en) * | 2009-10-07 | 2011-04-14 | Daimler Ag | Waste heat recovery device for motor vehicle, has expansion unit releasing condensed gaseous working medium under work delivery |
JP2012067687A (en) * | 2010-09-24 | 2012-04-05 | Toyota Industries Corp | Rankine cycle device |
JP5552986B2 (en) * | 2010-09-24 | 2014-07-16 | 株式会社豊田自動織機 | Rankine cycle equipment |
JP5871661B2 (en) | 2012-02-29 | 2016-03-01 | 株式会社神戸製鋼所 | Binary power generator control method |
CN102619641A (en) * | 2012-04-12 | 2012-08-01 | 北京工业大学 | Power generation system using exhausting and cooling waste heat in internal combustion engine at the same time and control method therefor |
JP5851959B2 (en) * | 2012-08-29 | 2016-02-03 | 株式会社神戸製鋼所 | Power generation device and control method thereof |
-
2014
- 2014-03-28 JP JP2014067540A patent/JP6223886B2/en active Active
-
2015
- 2015-02-23 EP EP15767732.9A patent/EP3124755A4/en not_active Withdrawn
- 2015-02-23 WO PCT/JP2015/054913 patent/WO2015146403A1/en active Application Filing
- 2015-02-23 KR KR1020167026099A patent/KR101790915B1/en active IP Right Grant
- 2015-02-23 CN CN201580017252.8A patent/CN106460546B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160127049A (en) | 2016-11-02 |
KR101790915B1 (en) | 2017-10-26 |
EP3124755A4 (en) | 2017-12-13 |
JP2015190364A (en) | 2015-11-02 |
CN106460546A (en) | 2017-02-22 |
EP3124755A1 (en) | 2017-02-01 |
WO2015146403A1 (en) | 2015-10-01 |
CN106460546B (en) | 2018-09-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6223886B2 (en) | Power generator | |
JP5338731B2 (en) | Waste heat regeneration system | |
JP5338730B2 (en) | Waste heat regeneration system | |
CN107250511B (en) | Intake air cooling method, intake air cooling device for performing the method, exhaust heat recovery plant and gas turbine plant equipped with the device | |
JP6179736B2 (en) | Rankine cycle equipment | |
JP5639515B2 (en) | Binary power generator and control method thereof | |
JP6060040B2 (en) | Waste heat recovery device and operation control method of waste heat recovery device | |
JP6194273B2 (en) | Waste heat recovery device and waste heat recovery method | |
JP5621721B2 (en) | Rankine cycle | |
WO2013002066A1 (en) | Waste heat power generator | |
JP6188629B2 (en) | Binary power generator operation method | |
JP6173235B2 (en) | Binary power generator operation method | |
JP2014194210A (en) | Binary power generator operation method and binary power generator | |
JP6277148B2 (en) | Power generator | |
JP6433749B2 (en) | Thermal energy recovery device | |
JP6406583B2 (en) | Rankine cycle equipment | |
JP6060029B2 (en) | Rotating machine drive system | |
JP2013181456A (en) | Binary power generator and method for controlling the same | |
JP6757631B2 (en) | Binary power generation system | |
JP6342755B2 (en) | Compression device | |
CN109812308B (en) | Heat energy recovery system | |
JP6170487B2 (en) | Thermal energy recovery device | |
JP6647922B2 (en) | Thermal energy recovery apparatus and start-up method thereof | |
JP6616235B2 (en) | Waste heat recovery system | |
JP5793446B2 (en) | Power generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160901 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170606 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170718 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171004 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6223886 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |