JP6338143B2

JP6338143B2 - Cooling system

Info

Publication number: JP6338143B2
Application number: JP2014056067A
Authority: JP
Inventors: 真嘉金丸
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015178923A

Description

本発明は、複数のランキンサイクルを用いて、流体を冷却して降温する冷却システムに関するものである。 The present invention relates to a cooling system that cools and cools a fluid using a plurality of Rankine cycles.

従来、下記特許文献１に開示されるように、蒸発器（６）、膨張機（７）、凝縮器（９）および循環ポンプ（１０）を備えたランキンサイクル（２）が知られている。ランキンサイクル（２）の作動流体は、蒸発器（６）において熱源水（５）から吸熱して気化し、膨張機（７）を回転させて被動機としての発電機（３）を駆動し、凝縮器（９）において冷却水（８）に放熱して液化する。そして、作動流体は、再び、循環ポンプ（１０）により、蒸発器（６）へ送られる。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1 below, a Rankine cycle (2) including an evaporator (6), an expander (7), a condenser (9), and a circulation pump (10) is known. The working fluid of the Rankine cycle (2) is vaporized by absorbing heat from the heat source water (5) in the evaporator (6), and rotates the expander (7) to drive the generator (3) as a driven machine. In the condenser (9), heat is radiated to the cooling water (8) and liquefied. Then, the working fluid is again sent to the evaporator (6) by the circulation pump (10).

特開２０１３−１００９７１号公報JP 2013-100811 A

ランキンサイクルを単独で用いた場合、膨張機において取り出せる仕事量には限界がある。特に、凝縮器においてランキンサイクルの作動流体を冷却する受熱流体が一定温度（典型的には凝縮器において受熱流体が潜熱を取得して一定温度）であり、蒸発器においてランキンサイクルの作動流体を加熱する与熱流体を降温（蒸発器において与熱流体が顕熱を放出）する場合、一つのランキンサイクルを用いただけでは、取り出せる仕事量に限界があった。 When the Rankine cycle is used alone, there is a limit to the amount of work that can be taken out by the expander. In particular, the heat receiving fluid that cools the Rankine cycle working fluid in the condenser has a constant temperature (typically, the heat receiving fluid acquires latent heat in the condenser and constant temperature), and the Rankine cycle working fluid is heated in the evaporator. When the temperature of the heated fluid is lowered (the heated fluid releases sensible heat in the evaporator), there is a limit to the amount of work that can be taken out using only one Rankine cycle.

そこで、本発明が解決しようとする課題は、凝縮器において一定温度の受熱流体により作動流体が冷却され、蒸発器において与熱流体を冷却して降温する冷却システムにおいて、被動機へ取り出せる仕事量を増加させることにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the working fluid is cooled by the heat receiving fluid at a constant temperature in the condenser, and in the cooling system in which the heated fluid is cooled and cooled in the evaporator, the amount of work that can be taken out to the driven machine is reduced. There is to increase.

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、単段または複数段の第一ランキンサイクルと、この第一ランキンサイクルよりも段数の多い第二ランキンサイクルとを備え、前記第一ランキンサイクルの最下段の凝縮器と、前記第二ランキンサイクルの最下段の凝縮器とにおいて、一定温度の受熱流体により作動流体が冷却され、前記第二ランキンサイクルの最上段の蒸発器と、前記第一ランキンサイクルの最上段の蒸発器とに、与熱流体が順に通され、前記各ランキンサイクルの作動流体が加熱される一方、与熱流体を冷却して降温する冷却システムにおいて、並列に設置された複数のランキンサイクルは、最下段のランキンサイクル同士が一つのランキンサイクルにまとめられ、最下段から一つ上段のランキンサイクル同士が一つのランキンサイクルにまとめられというように、並列に対応する段同士が一つにまとめられ、各まとめられたランキンサイクルは、第一蒸発器と第二蒸発器とを備え、各第一蒸発器は、一つ上段のランキンサイクルの凝縮器を兼ねており、各第二蒸発器に与熱流体が順に通され、隣接する上下のランキンサイクルは、上段の凝縮器を兼ねる下段の前記第一蒸発器が、作動流体同士を混ぜることなく熱交換する間接熱交換器であるか、下段の前記第二蒸発器からの作動流体を気液分離して気相部が下段の膨張機に接続されると共に液相部が上段のポンプに接続される気液分離器であることを特徴とする冷却システムである。 The present invention has been made to solve the above problems, and the invention according to claim 1 includes a single rank or multiple stages of a first Rankine cycle and a second Rankine having a larger number of stages than the first Rankine cycle. A working fluid is cooled by a heat-receiving fluid at a constant temperature in the lowermost stage condenser of the first Rankine cycle and the lowermost stage condenser of the second Rankine cycle, and the second Rankine cycle The heating fluid is passed through the uppermost evaporator and the uppermost evaporator of the first Rankine cycle in order, and the working fluid of each Rankine cycle is heated, while the heated fluid is cooled to lower the temperature. in the cooling system, a plurality of the Rankine cycle, which is installed in parallel, the Rankine cycle between the lowermost are combined into a single Rankine cycle, one upper from the bottom la The Kinkin cycles are combined into one Rankine cycle, so that the stages corresponding to each other in parallel are combined into one, and each combined Rankine cycle includes a first evaporator and a second evaporator, The first evaporator also serves as a condenser of one upper Rankine cycle. Heating fluid is passed through each second evaporator in turn, and the upper and lower Rankine cycles adjacent to each other are the lower stages of the Rankine cycle. The first evaporator is an indirect heat exchanger for exchanging heat without mixing working fluids, or the working fluid from the lower second evaporator is separated into gas and liquid to expand the lower gas phase section. And a liquid-phase separator connected to the upper stage pump .

請求項１に記載の発明によれば、第一ランキンサイクルと第二ランキンサイクルとについて、並列に対応する段同士を一つにまとめる前の状態で見た場合、各ランキンサイクルの最下段の凝縮器において、一定温度の受熱流体により作動流体が冷却され、各ランキンサイクルの最上段の蒸発器に、与熱流体が順に通され降温される。与熱流体は、下流へ行くに従って降温される関係上、上流側において受熱流体との温度差が大きくなる。そこで、与熱流体の流路の上流側において、ランキンサイクルの段数を増し、その分だけ被動機へ取り出せる仕事量を増すことができる。
そして、請求項１に記載の発明によれば、並列に設置された複数のランキンサイクルについて、並列に対応する段同士を一つにまとめることで、冷却システム全体の構成を簡略化することができる。その際、間接熱交換器または気液分離器を用いて、上下に隣接するランキンサイクルを接続することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the first Rankine cycle and the second Rankine cycle are viewed in a state before the stages corresponding to the parallel are combined into one, the condensation at the lowest stage of each Rankine cycle In the reactor, the working fluid is cooled by the heat-receiving fluid having a constant temperature, and the heating fluid is sequentially passed through the evaporator at the uppermost stage of each Rankine cycle to lower the temperature. Since the temperature of the heated fluid is lowered as it goes downstream, the temperature difference from the heat-receiving fluid increases on the upstream side. Therefore, the number of Rankine cycles can be increased on the upstream side of the flow path of the heating fluid, and the amount of work that can be taken out to the driven machine can be increased accordingly.
And according to invention of Claim 1, about the several Rankine cycle installed in parallel, the structure of the whole cooling system can be simplified by putting together the stage corresponding to parallel in one. . In that case, the Rankine cycle which adjoins up and down can be connected using an indirect heat exchanger or a gas-liquid separator.

請求項２に記載の発明は、前記第一ランキンサイクルは、単段のランキンサイクルから構成され、前記第二ランキンサイクルは、二段のランキンサイクルを備え、前記各最上段の蒸発器において、与熱流体は顕熱を放出し、前記各最下段の凝縮器において、受熱流体は潜熱を取得することを特徴とする請求項１に記載の冷却システムである。 According to a second aspect of the present invention, the first Rankine cycle includes a single Rankine cycle, and the second Rankine cycle includes a two-rank Rankine cycle. 2. The cooling system according to claim 1, wherein the thermal fluid emits sensible heat, and in each of the lowermost condensers, the heat receiving fluid acquires latent heat.

請求項２に記載の発明によれば、単段のランキンサイクルと、二段のランキンサイクルとの組み合わせにより、簡易な構成で、被動機へ取り出せる仕事量を増すことができる。また、受熱流体は、潜熱を取得するので、ランキンサイクルの作動流体を安定して冷却することができる。 According to the second aspect of the present invention, the amount of work that can be taken out to the driven machine can be increased with a simple configuration by combining a single-stage Rankine cycle and a two-stage Rankine cycle. Further, since the heat receiving fluid acquires latent heat, the working fluid of the Rankine cycle can be stably cooled.

請求項３に記載の発明は、前記第二ランキンサイクルは、並列に設置された複数のランキンサイクルから構成され、この複数のランキンサイクルは、各最下段の凝縮器において、一定温度の受熱流体により作動流体が冷却され、各最上段の蒸発器に与熱流体が順に通され、この与熱流体が通される順に段数が少なくなるよう構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却システムである。 According to a third aspect of the present invention, the second Rankine cycle is composed of a plurality of Rankine cycles installed in parallel. The plurality of Rankine cycles are separated by a heat-receiving fluid at a constant temperature in each lowermost condenser. The working fluid is cooled, the heating fluid is sequentially passed through each uppermost evaporator, and the number of stages is reduced in the order in which the heating fluid is passed. It is a cooling system as described in.

請求項３に記載の発明によれば、並列に配置するランキンサイクルの数を増し、与熱流体の流路の上流側ほど段数を増すことで、与熱流体の温度変化に合わせた効率のよいシステムとすることができる。 According to the third aspect of the present invention, the number of Rankine cycles arranged in parallel is increased, and the number of stages is increased toward the upstream side of the flow path of the heated fluid, so that the efficiency in accordance with the temperature change of the heated fluid is improved. It can be a system.

本発明によれば、凝縮器において一定温度の受熱流体により作動流体が冷却され、蒸発器において与熱流体を冷却して降温する冷却システムにおいて、被動機へ取り出せる仕事量を増加させることができる。 According to the present invention, in the cooling system in which the working fluid is cooled by the heat receiving fluid having a constant temperature in the condenser and the heated fluid is cooled in the evaporator to lower the temperature, the work amount that can be taken out to the driven machine can be increased.

本発明の冷却システムの実施例１を示す概略図である。It is the schematic which shows Example 1 of the cooling system of this invention. 実施例１の冷却システムのＴ−Ｓ線図であり、縦軸が温度Ｔ、横軸がエントロピＳを示している。It is a TS diagram of the cooling system of Example 1, the vertical axis shows temperature T and the horizontal axis shows entropy S. 本発明の冷却システムの実施例２を示す概略図である。It is the schematic which shows Example 2 of the cooling system of this invention. 実施例２の冷却システムのＴ−Ｓ線図であり、縦軸が温度Ｔ、横軸がエントロピＳを示している。It is a TS diagram of the cooling system of Example 2, the vertical axis | shaft shows the temperature T and the horizontal axis shows the entropy S. 本発明の冷却システムの実施例３を示す概略図である。It is the schematic which shows Example 3 of the cooling system of this invention. 本発明の冷却システムの実施例４を示す概略図である。It is the schematic which shows Example 4 of the cooling system of this invention.

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。但し、本発明の冷却システムは、下記各実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、適宜に変更可能である。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the cooling system of the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately changed without departing from the gist of the claims.

図１は、本発明の冷却システム１の実施例１を示す概略図である。また、図２は、本実施例１の冷却システム１のＴ−Ｓ線図であり、縦軸が温度Ｔ、横軸がエントロピＳを示している。 FIG. 1 is a schematic diagram showing Example 1 of the cooling system 1 of the present invention. FIG. 2 is a TS diagram of the cooling system 1 according to the first embodiment, in which the vertical axis indicates the temperature T and the horizontal axis indicates the entropy S.

本実施例の冷却システム１は、第一ランキンサイクル２と第二ランキンサイクル３とを備える。 The cooling system 1 of the present embodiment includes a first Rankine cycle 2 and a second Rankine cycle 3.

第一ランキンサイクル２は、本実施例では単段のランキンサイクルから構成される。具体的には、第一ランキンサイクル２は、給水ポンプ４、蒸発器５、膨張機６および凝縮器７が順次環状に接続されて構成され、この回路内には作動流体が相変化を伴って循環される。なお、作動流体は、たとえば水または冷媒である。 The first Rankine cycle 2 is composed of a single-rank Rankine cycle in this embodiment. Specifically, the first Rankine cycle 2 is configured by sequentially connecting a water supply pump 4, an evaporator 5, an expander 6 and a condenser 7 in a ring shape, and the working fluid is accompanied by a phase change in this circuit. Circulated. The working fluid is, for example, water or a refrigerant.

給水ポンプ４は、凝縮器７にて液化した作動流体を、蒸発器５へ供給する。 The feed water pump 4 supplies the working fluid liquefied by the condenser 7 to the evaporator 5.

蒸発器５は、作動流体を与熱流体で加熱して気化する。つまり、蒸発器５は、作動流体と与熱流体との間接熱交換器であり、与熱流体の熱で作動流体を加熱して蒸気とする。この際、与熱流体は、作動流体により冷却されて降温する。なお、図１において、流路８に、与熱流体が通される。 The evaporator 5 evaporates by heating the working fluid with the heating fluid. That is, the evaporator 5 is an indirect heat exchanger between the working fluid and the heating fluid, and the working fluid is heated to steam by the heat of the heating fluid. At this time, the heating fluid is cooled by the working fluid and drops in temperature. In FIG. 1, the heating fluid is passed through the flow path 8.

膨張機６は、蒸発器５にて気化した作動流体が通され、作動流体の圧力と温度を低下させる。膨張機６は、特に問わないが、たとえば、タービン、スクリュ式膨張機またはスクロール式膨張機である。膨張機６は、典型的には、蒸発器５からの作動流体で回転され、被動機（図示省略）を稼働させる。被動機は、特に問わないが、典型的には発電機または圧縮機（たとえば空気圧縮機）である。 The expander 6 is passed through the working fluid vaporized by the evaporator 5 and reduces the pressure and temperature of the working fluid. The expander 6 is not particularly limited, and is, for example, a turbine, a screw expander, or a scroll expander. The expander 6 is typically rotated by the working fluid from the evaporator 5 and operates a driven machine (not shown). The driven machine is not particularly limited, but is typically a generator or a compressor (for example, an air compressor).

凝縮器７は、作動流体を受熱流体で冷却して液化する。つまり、凝縮器７は、作動流体と受熱流体との間接熱交換器であり、作動流体を受熱流体で冷却して凝縮させる。なお、図１において、流路９に、受熱流体が通される。 The condenser 7 cools and liquefies the working fluid with the heat receiving fluid. That is, the condenser 7 is an indirect heat exchanger between the working fluid and the heat receiving fluid, and cools the working fluid with the heat receiving fluid to condense. In FIG. 1, the heat receiving fluid is passed through the flow path 9.

蒸発器５において作動流体を加熱する与熱流体は、作動流体で冷却され降温される。つまり、与熱流体は、蒸発器５において顕熱を放出する。たとえば、与熱流体は排温水であり、蒸発器５において作動流体により冷却され、排水される。 The heating fluid that heats the working fluid in the evaporator 5 is cooled by the working fluid and the temperature is lowered. That is, the heating fluid releases sensible heat in the evaporator 5. For example, the heating fluid is waste water, which is cooled by the working fluid in the evaporator 5 and drained.

凝縮器７において作動流体を冷却する受熱流体は、本実施例では一定温度である。典型的には、受熱流体は、凝縮器７において潜熱を取得する。つまり、受熱流体は凝縮器７において蒸気（典型的には水蒸気）化され、その蒸発潜熱で作動流体を一定温度（飽和温度）で冷却する。但し、受熱流体が大量に存在しその温度変化を無視できる場合、受熱流体は、凝縮器７において顕熱を取得してもよい。 The heat receiving fluid that cools the working fluid in the condenser 7 has a constant temperature in this embodiment. Typically, the heat receiving fluid acquires latent heat in the condenser 7. That is, the heat receiving fluid is vaporized (typically water vapor) in the condenser 7, and the working fluid is cooled at a constant temperature (saturation temperature) by the latent heat of vaporization. However, when there is a large amount of heat receiving fluid and the temperature change can be ignored, the heat receiving fluid may acquire sensible heat in the condenser 7.

第二ランキンサイクル３は、本実施例では上下二段のランキンサイクルから構成される。具体的には、高温側の上段ランキンサイクル３Ａと、低温側の下段ランキンサイクル３Ｂとから構成される。第二ランキンサイクル３を構成する上下各段のランキンサイクル３Ａ，３Ｂは、基本的には前述した単段の第一ランキンサイクル２と同様の構成である。つまり、給水ポンプ１０Ａ，１０Ｂ、蒸発器１１Ａ，１１Ｂ、膨張機１２Ａ，１２Ｂおよび凝縮器１３Ａ，１３Ｂが順次環状に接続されて構成される。本実施例では、上下のランキンサイクル３Ａ，３Ｂは、互いの作動流体を混ぜることなく熱交換する間接熱交換器１４で接続されており、この間接熱交換器１４が、上段ランキンサイクル３Ａの凝縮器１３Ａと下段ランキンサイクル３Ｂの蒸発器１１Ｂを兼ねる。第二ランキンサイクル３は、上段ランキンサイクル３Ａの蒸発器１１Ａにおいて、作動流体が与熱流体で加熱される一方、与熱流体が作動流体で冷却されて降温し、下段ランキンサイクル３Ｂの凝縮器１３Ｂにおいて、作動流体が一定温度の受熱流体で冷却される。なお、上段ランキンサイクル３Ａと下段ランキンサイクル３Ｂとを接続する熱交換器は、各ランキンサイクル３Ａ，３Ｂの作動流体同士を混ぜることなく熱交換する間接熱交換器１４としたが、場合により、作動流体同士を直接に接触させて熱交換する直接熱交換器としてもよい。 In the present embodiment, the second Rankine cycle 3 is composed of two upper and lower Rankine cycles. Specifically, the upper Rankine cycle 3A on the high temperature side and the lower Rankine cycle 3B on the low temperature side are configured. The upper and lower Rankine cycles 3A and 3B constituting the second Rankine cycle 3 have basically the same configuration as the single-rank first Rankine cycle 2 described above. That is, the feed water pumps 10A and 10B, the evaporators 11A and 11B, the expanders 12A and 12B, and the condensers 13A and 13B are sequentially connected in a ring shape. In this embodiment, the upper and lower Rankine cycles 3A and 3B are connected by an indirect heat exchanger 14 that exchanges heat without mixing each other's working fluid, and this indirect heat exchanger 14 is condensed in the upper Rankine cycle 3A. It also serves as the evaporator 13A and the evaporator 11B of the lower Rankine cycle 3B. In the second Rankine cycle 3, in the evaporator 11A of the upper Rankine cycle 3A, the working fluid is heated by the heated fluid, while the heated fluid is cooled by the working fluid and cooled, and the condenser 13B of the lower Rankine cycle 3B is cooled. The working fluid is cooled with a heat receiving fluid having a constant temperature. The heat exchanger connecting the upper Rankine cycle 3A and the lower Rankine cycle 3B is the indirect heat exchanger 14 that exchanges heat without mixing the working fluids of the Rankine cycles 3A and 3B. It is good also as a direct heat exchanger which makes fluid contact directly and heat-exchanges.

与熱流体は、第二ランキンサイクル３の上段の蒸発器１１Ａに通された後、第一ランキンサイクル２の蒸発器５に通される。与熱流体は、各ランキンサイクル３，２の蒸発器１１Ａ，５を順に通されることで、順次冷却され降温される。 The heated fluid passes through the upper evaporator 11 A of the second Rankine cycle 3, and then passes through the evaporator 5 of the first Rankine cycle 2. The heated fluid is sequentially cooled and lowered in temperature by sequentially passing through the evaporators 11A and 5 of the Rankine cycles 3 and 2.

受熱流体は、図示例では、第一ランキンサイクル２の凝縮器７に通された後、第二ランキンサイクル３の下段の凝縮器１３Ｂに通されるが、これとは逆に、第二ランキンサイクル３の下段の凝縮器１３Ｂに通された後、第一ランキンサイクル２の凝縮器７に通されてもよい。あるいは、受熱流体は、第一ランキンサイクル２の凝縮器７と第二ランキンサイクル３の下段の凝縮器１３Ｂとに並列に通されてもよい。いずれにしても、本実施例では、第一ランキンサイクル２の凝縮器７と第二ランキンサイクル３の下段の凝縮器１３Ｂとにおいて、各ランキンサイクル２，３の作動流体が、一定温度の受熱流体により冷却される。 In the illustrated example, the heat receiving fluid passes through the condenser 7 of the first Rankine cycle 2 and then passes through the lower condenser 13B of the second Rankine cycle 3, but conversely, the second Rankine cycle 3 may be passed through the condenser 7 of the first Rankine cycle 2 after passing through the lower condenser 13B. Alternatively, the heat receiving fluid may be passed in parallel through the condenser 7 of the first Rankine cycle 2 and the lower condenser 13B of the second Rankine cycle 3. In any case, in this embodiment, in the condenser 7 of the first Rankine cycle 2 and the lower condenser 13B of the second Rankine cycle 3, the working fluid of each Rankine cycle 2 and 3 is a heat receiving fluid having a constant temperature. It is cooled by.

なお、第一ランキンサイクル２の膨張機６、および第二ランキンサイクル３の各膨張機１２Ａ，１２Ｂでは、たとえば発電機や空気圧縮機などの被動機を稼働させるが、この際、各膨張機６，１２Ａ，１２Ｂからの動力をまとめて一つの（つまり共通の）被動機を稼働させてもよいし、各膨張機６，１２Ａ，１２Ｂにおいて被動機を個別に稼働させてもよい。 The expander 6 in the first Rankine cycle 2 and the expanders 12A and 12B in the second Rankine cycle 3 operate driven machines such as a generator and an air compressor. At this time, each expander 6 , 12A, 12B may be combined to operate one (that is, a common) driven machine, or each expander 6, 12A, 12B may be operated individually.

ところで、典型的には、第二ランキンサイクル３の下段の蒸発器１１Ｂにおける作動流体の温度および圧力は、第一ランキンサイクル２の蒸発器５における作動流体の温度および圧力と、同等（同一または設定範囲内）とされるのがよい。つまり、第二ランキンサイクル３の下段ランキンサイクル３Ｂと、第一ランキンサイクル２とは、作動流体を含めて同一の構成とするのがよい。 By the way, typically, the temperature and pressure of the working fluid in the lower evaporator 11 B of the second Rankine cycle 3 are equivalent (same or set) to the temperature and pressure of the working fluid in the evaporator 5 of the first Rankine cycle 2. Within the range). That is, it is preferable that the lower Rankine cycle 3B of the second Rankine cycle 3 and the first Rankine cycle 2 have the same configuration including the working fluid.

後述するように、第二ランキンサイクル３は、並列に設置された複数のランキンサイクルから構成されてもよいが、その場合も、並列に設置された複数のランキンサイクルは、最下段から数えて順次対応する段のランキンサイクルにおいて、蒸発器における作動流体の温度および圧力が同等とされるのがよい。たとえば、単段の第一ランキンサイクル、二段の第二ランキンサイクル、および三段の第三ランキンサイクルを並列に備える冷却システムの場合、各最下段のランキンサイクル同士は、蒸発器における作動流体の温度および圧力が同等とされ、第二ランキンサイクルの上段と第三ランキンサイクルの中段のランキンサイクル同士は、蒸発器における作動流体の温度および圧力が同等とされるのがよい。 As will be described later, the second Rankine cycle 3 may be composed of a plurality of Rankine cycles installed in parallel, but in this case also, the plurality of Rankine cycles installed in parallel are sequentially counted from the lowest stage. In the corresponding stage Rankine cycle, the temperature and pressure of the working fluid in the evaporator should be equal. For example, in the case of a cooling system having a single first Rankine cycle, a second Rankine cycle, and a third Rankine cycle in parallel, each bottom Rankine cycle has a working fluid in the evaporator. The temperature and pressure are made equal, and the temperature and pressure of the working fluid in the evaporator are preferably equivalent between the upper Rankin cycle of the second Rankine cycle and the middle Rankine cycle of the third Rankine cycle.

本実施例の冷却システム１は、図２に示すように、Ｔ−Ｓ線図において、三つの略台形として示される。三つの略台形の内、左下の略台形が第一ランキンサイクル２を示し、右上の略台形が第二ランキンサイクル３の上段ランキンサイクル３Ａを示し、右下の略台形が第二ランキンサイクル３の下段ランキンサイクル３Ｂを示す。そして、各ランキンサイクル２，３Ａ，３Ｂにおいて、作動流体は、ａ１−ｂ１、ａ２Ｈ−ｂ２Ｈ、ａ２Ｌ−ｂ２Ｌ間で給水ポンプ４，１０Ａ，１０Ｂによる断熱圧縮、ｂ１−ｂ１´−ｃ１、ｂ２Ｈ−ｂ２Ｈ´−ｃ２Ｈ、ｂ２Ｌ−ｂ２Ｌ´−ｃ２Ｌ間で蒸発器５，１１Ａ，１１Ｂによる等圧加熱、ｃ１−ｄ１、ｃ２Ｈ−ｄ２Ｈ、ｃ２Ｌ−ｄ２Ｌ間で膨張機６，１２Ａ，１２Ｂによる断熱膨張、ｄ１−ａ１、ｄ２Ｈ−ａ２Ｈ、ｄ２Ｌ−ａ２Ｌ間で凝縮器７，１３Ａ，１３Ｂによる等圧冷却される。なお、図から明らかなとおり、好ましくは、ｃ１＝ａ２Ｈ、ｄ１＝ａ２Ｌ、ｄ２Ｈ＝ｃ２Ｌの関係にある。さらに、典型的には、Ｓ３＝（Ｓ１＋Ｓ２）／２の関係にある。 As shown in FIG. 2, the cooling system 1 of the present embodiment is shown as three substantially trapezoids in the TS diagram. Of the three approximate trapezoids, the approximate trapezoid at the lower left indicates the first Rankine cycle 2, the approximate trapezoid at the upper right indicates the upper Rankine cycle 3A of the second Rankine cycle 3, and the approximate trapezoid at the lower right indicates the second Rankine cycle 3. The lower Rankine cycle 3B is shown. In each Rankine cycle 2, 3A, 3B, the working fluid is adiabatic compression between the a1-b1, a2H-b2H, a2L-b2L by the feed pumps 4, 10A, 10B, b1-b1'-c1, b2H-b2H. '-C2H, b2L-b2L'-c2L, isobaric heating by evaporators 5, 11A, 11B, adiabatic expansion by expanders 6, 12A, 12B between c1-d1, c2H-d2H, c2L-d2L, d1- The a1, d2H-a2H and d2L-a2L are cooled at the same pressure by the condensers 7, 13A, 13B. As is clear from the figure, the relationship is preferably c1 = a2H, d1 = a2L, d2H = c2L. Further, typically, there is a relationship of S3 = (S1 + S2) / 2.

また、凝縮器７，１３Ｂにおいて作動流体から熱を受ける受熱流体が一定温度Ｔ１であり、蒸発器１１Ａ，５において作動流体に熱を与える与熱流体をＴ２ＨからＴ２Ｌまで降温し、膨張機６，１２Ａ，１２Ｂにおいて被動機（たとえば発電機）を稼働して仕事を取り出すことができる。詳細は実施例２において説明するが、本実施例の冷却システム１によれば、右上の略台形の分だけ、従来技術よりも仕事を取り出すことができる。 Further, the heat receiving fluid that receives heat from the working fluid in the condensers 7 and 13B has a constant temperature T1, and in the evaporators 11A and 5 the temperature of the heating fluid that gives heat to the working fluid is decreased from T2H to T2L. Work can be taken out by operating a driven machine (for example, a generator) in 12A and 12B. Although details will be described in the second embodiment, according to the cooling system 1 of the present embodiment, the work can be taken out as compared with the prior art by the amount of the substantially trapezoid at the upper right.

次に、本実施例１の変形例について説明する。
上記実施例では、第一ランキンサイクル２を単段のランキンサイクルから構成し、第二ランキンサイクル３を上下二段のランキンサイクル３Ａ，３Ｂから構成したが、第二ランキンサイクル３が第一ランキンサイクル２よりも段数が多い限り、各ランキンサイクル２，３の段数は適宜に変更可能である。いずれにしても、第一ランキンサイクル２の最下段の凝縮器７と、第二ランキンサイクル３の最下段の凝縮器１３Ｂとにおいて、一定温度の受熱流体により作動流体が冷却される。また、第二ランキンサイクル３の最上段の蒸発器１１Ａと、第一ランキンサイクル２の最上段の蒸発器５とに、与熱流体が順に通され、各ランキンサイクル２，３の作動流体が加熱される一方、与熱流体を冷却して降温する。特に、各最下段の凝縮器７，１３Ｂにおいて、受熱流体は潜熱を取得し、各最上段の蒸発器１１Ａ，５において、与熱流体は顕熱を放出するのがよい。 Next, a modification of the first embodiment will be described.
In the above embodiment, the first Rankine cycle 2 is composed of a single Rankine cycle, and the second Rankine cycle 3 is composed of two upper and lower Rankine cycles 3A and 3B. As long as the number of stages is greater than 2, the number of stages of each Rankine cycle 2 and 3 can be changed as appropriate. In any case, the working fluid is cooled by the heat receiving fluid having a constant temperature in the lowermost condenser 7 of the first Rankine cycle 2 and the lowermost condenser 13B of the second Rankine cycle 3. Further, the heating fluid is sequentially passed through the uppermost evaporator 11A of the second Rankine cycle 3 and the uppermost evaporator 5 of the first Rankine cycle 2, and the working fluid of each Rankine cycle 2 and 3 is heated. On the other hand, the heated fluid is cooled to lower the temperature. In particular, in each of the lowermost stage condensers 7 and 13B, the heat receiving fluid should acquire latent heat, and in each of the uppermost stage evaporators 11A and 5, the heated fluid should release sensible heat.

また、前記実施例において、第二ランキンサイクル３は、並列に設置された複数のランキンサイクルから構成されてもよい。言い換えれば、前記実施例において、第一ランキンサイクル２や第二ランキンサイクル３に加えて、第三ランキンサイクルを設けてもよい他、さらに第四ランキンサイクル、第五ランキンサイクル、…というように、全体としてｎ個（ｎ≧２）のランキンサイクルを並列に設置してもよい。この場合も、このｎ個のランキンサイクルは、各最下段の凝縮器において、一定温度の受熱流体により作動流体が冷却され、各最上段の蒸発器に与熱流体が順に通されて降温され、この与熱流体が通される順に段数が少なくなるよう（好ましくは一段ずつ少なくなるよう）構成される。 Moreover, in the said Example, the 2nd Rankine cycle 3 may be comprised from the several Rankine cycle installed in parallel. In other words, in the embodiment, in addition to the first Rankine cycle 2 and the second Rankine cycle 3, a third Rankine cycle may be provided, a fourth Rankine cycle, a fifth Rankine cycle, and so on. As a whole, n (n ≧ 2) Rankine cycles may be installed in parallel. Also in this case, in the n Rankine cycles, the working fluid is cooled by the heat receiving fluid at a constant temperature in each lowermost condenser, and the heated fluid is sequentially passed through each uppermost evaporator to lower the temperature. It is configured such that the number of stages decreases (preferably decreases by one stage) in the order in which the heating fluid is passed.

図３は、本発明の冷却システム１の実施例２を示す概略図である。また、図４は、本実施例２の冷却システム１のＴ−Ｓ線図であり、縦軸が温度Ｔ、横軸がエントロピＳを示している。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a second embodiment of the cooling system 1 of the present invention. FIG. 4 is a TS diagram of the cooling system 1 according to the second embodiment, in which the vertical axis indicates the temperature T and the horizontal axis indicates the entropy S.

本実施例２の冷却システム１は、基本的には前記実施例１およびその変形例と同様である。そこで、以下において、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。 The cooling system 1 of the second embodiment is basically the same as that of the first embodiment and its modifications. Therefore, in the following, the difference between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例２の冷却システム１は、前記実施例１において、第一ランキンサイクル２と、第二ランキンサイクル３の下段ランキンサイクル３Ｂとを、一つのランキンサイクルとしてまとめたものに相当する。そして、全体としては、上下二段のランキンサイクルから構成される。 The cooling system 1 of the second embodiment corresponds to the first Rankine cycle 2 and the lower Rankine cycle 3B of the second Rankine cycle 3 that are combined into one Rankine cycle in the first embodiment. And as a whole, it is composed of a two-stage Rankine cycle.

下段ランキンサイクル３Ｂは、第一蒸発器１５と第二蒸発器１６とを備える。第一蒸発器１５は、本実施例では、上段ランキンサイクル３Ａの作動流体と下段ランキンサイクル３Ｂの作動流体との間接熱交換器であり、上段ランキンサイクル３Ａの凝縮器１３Ａと下段ランキンサイクル３Ｂの蒸発器１１Ｂとを兼ねている。一方、第二蒸発器１６は、下段ランキンサイクル３Ｂの作動流体と与熱流体との間接熱交換器である。与熱流体は、上段ランキンサイクル３Ａの蒸発器１１Ａに通された後、下段ランキンサイクル３Ｂの第二蒸発器１６に通されて、順に冷却され降温される。その他の構成は、前記実施例１と同様であるため、説明を省略する。 The lower Rankine cycle 3 B includes a first evaporator 15 and a second evaporator 16. In the present embodiment, the first evaporator 15 is an indirect heat exchanger between the working fluid of the upper Rankine cycle 3A and the working fluid of the lower Rankine cycle 3B, and the condenser 13A of the upper Rankine cycle 3A and the lower Rankine cycle 3B. It also serves as the evaporator 11B. On the other hand, the second evaporator 16 is an indirect heat exchanger between the working fluid and the heating fluid of the lower Rankine cycle 3B. The heated fluid passes through the evaporator 11A of the upper Rankine cycle 3A, and then passes through the second evaporator 16 of the lower Rankine cycle 3B, and is sequentially cooled and cooled. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

本実施例の冷却システム１は、図４に示すように、Ｔ−Ｓ線図において、二つの略台形として示される。二つの略台形の内、実線で示される下側の略台形が下段ランキンサイクル３Ｂを示し、二点鎖線で示される上側の略台形が上段ランキンサイクル３Ａを示す。 As shown in FIG. 4, the cooling system 1 of the present embodiment is shown as two substantially trapezoids in the TS diagram. Of the two approximate trapezoids, the lower approximate trapezoid indicated by the solid line indicates the lower Rankine cycle 3B, and the upper approximate trapezoid indicated by the two-dot chain line indicates the upper Rankine cycle 3A.

図４のＴ−Ｓ線図に基づき、本発明の冷却システム１のメリットについて説明する。ここでは、凝縮器１３Ｂにおいて作動流体から熱を受ける受熱流体が一定温度Ｔ１であり、蒸発器１１Ａ，１６において作動流体に熱を与える与熱流体をＴ２ＨからＴ２Ｌまで降温し、膨張機１２Ａ，１２Ｂにおいて被動機（たとえば発電機）を稼働して仕事を取り出す場合を考える。 Based on the TS diagram of FIG. 4, the merit of the cooling system 1 of this invention is demonstrated. Here, the heat receiving fluid that receives heat from the working fluid in the condenser 13B has a constant temperature T1, and in the evaporators 11A and 16, the heating fluid that gives heat to the working fluid is lowered from T2H to T2L, and the expanders 12A and 12B. Consider a case where a driven machine (for example, a generator) is operated to take out work.

図中、実線で示すサイクルは、従来のランキンサイクルでもある。周知のとおり、理想状態では、作動流体は、ａ−ｂ間で給水ポンプによる断熱圧縮、ｂ−ｂ´−ｃ間で蒸発器による等圧加熱、ｃ−ｄ間で膨張機による断熱膨張、ｄ−ａ間で凝縮器による等圧冷却される。また、受熱流体の状態を示す水平線Ｌ１、および与熱流体の状態を示す傾斜線Ｌ２は、物質に応じて定まり既知である。 In the figure, the cycle indicated by the solid line is also a conventional Rankine cycle. As is well known, in an ideal state, the working fluid is adiabatic compression by a feed pump between a and b, isobaric heating by an evaporator between b and b 'and c, adiabatic expansion by an expander between cd and d. -A isobaric cooling by a condenser between -a. Moreover, the horizontal line L1 which shows the state of a heat receiving fluid, and the inclination line L2 which shows the state of a heating fluid are determined according to a substance, and are known.

さて、ランキンサイクルの作動流体は、受熱流体との熱交換で冷却される関係上、受熱流体の温度Ｔ１よりも低くはできない。そのため、ランキンサイクルの作動流体の凝縮温度は、理論上、Ｔ１が限界である。もちろん、実際には、受熱流体と作動流体との間の熱交換には所定の温度差が必要であるから、作動流体の凝縮温度は、受熱流体の温度Ｔ１よりも高くなる。 The working fluid of the Rankine cycle cannot be lower than the temperature T1 of the heat receiving fluid because it is cooled by heat exchange with the heat receiving fluid. Therefore, theoretically, the condensation temperature of the Rankine cycle working fluid has a limit of T1. Of course, in practice, a predetermined temperature difference is required for heat exchange between the heat receiving fluid and the working fluid, so that the condensing temperature of the working fluid is higher than the temperature T1 of the heat receiving fluid.

一方、膨張機において、断熱熱落差があるほど、仕事量を取り出すことができる。しかし、ランキンサイクルの作動流体は、与熱流体との熱交換で加熱される関係上、与熱流体の温度勾配を示す傾斜線Ｌ２よりも高くはできない。そのため、ランキンサイクルの作動流体の蒸発温度は、理論上、前記傾斜線と接する点が限界である。もちろん、実際には、与熱流体と作動流体との熱交換には所定の温度差が必要であるから、作動流体の蒸発温度は、前記傾斜線Ｌ２よりも低くなる。 On the other hand, in an expander, work can be taken out so that there is a heat insulation heat drop. However, because the working fluid of the Rankine cycle is heated by heat exchange with the heating fluid, it cannot be higher than the inclined line L2 indicating the temperature gradient of the heating fluid. Therefore, theoretically, the evaporating temperature of the working fluid in the Rankine cycle is limited to a point in contact with the inclined line. Of course, in practice, a predetermined temperature difference is required for the heat exchange between the heating fluid and the working fluid, so the evaporation temperature of the working fluid is lower than the inclined line L2.

また、ランキンサイクルで囲まれた面積は、仕事量であるから、最大限に仕事を引き出すには、Ｔ−Ｓ線図上で可能な限り大きくランキンサイクルを組むのが好適である。このようなことから、従来、実線で示すように、ランキンサイクルが組まれる。 In addition, since the area surrounded by the Rankine cycle is the work amount, it is preferable to build the Rankine cycle as large as possible on the TS diagram in order to extract the work to the maximum. For this reason, a Rankine cycle is conventionally constructed as shown by a solid line.

一方、本発明では、この実線で示す従来のランキンサイクルに、さらに二点鎖線で示すランキンサイクルを付加したものに相当する。従って、この付加したランキンサイクルに相当する分だけ、さらに仕事を取り出すことができる。たとえば、膨張機で発電機を稼働させる場合、システム全体の発電効率を向上することができる。 On the other hand, in this invention, it corresponds to what added the Rankine cycle shown with a dashed-two dotted line to the conventional Rankine cycle shown with this continuous line. Therefore, more work can be taken out by the amount corresponding to the added Rankine cycle. For example, when operating a generator with an expander, the power generation efficiency of the whole system can be improved.

次に、本実施例２の変形例について説明する。
前記実施例１の変形例で述べたように、冷却システム１を構成するランキンサイクルの段数は、二段に限らず、三段以上とすることもできる。その場合も、各段のランキンサイクルには、最上段を除き、蒸発器として第一蒸発器１５と第二蒸発器１６とを設け、第一蒸発器１５を用いて上下のランキンサイクルを接続し、与熱流体を、最上段の蒸発器１１Ａに通した後、上段から下段へ向けて各第二蒸発器１６に順に通して降温すればよい。言い換えれば、次のような構成と等価である。 Next, a modification of the second embodiment will be described.
As described in the modification of the first embodiment, the number of Rankine cycles constituting the cooling system 1 is not limited to two but may be three or more. Even in that case, except for the uppermost stage, the Rankine cycle of each stage is provided with the first evaporator 15 and the second evaporator 16 as evaporators, and the upper and lower Rankine cycles are connected using the first evaporator 15. The heated fluid may be passed through the uppermost evaporator 11A and then passed through the second evaporators 16 in order from the upper stage to the lower stage to lower the temperature. In other words, it is equivalent to the following configuration.

すなわち、前記実施例１の変形例で述べたように、前記実施例１において第二ランキンサイクル３は、並列に設置された複数のランキンサイクルから構成されてもよいが、並列に設置された複数のランキンサイクルは、最下段のランキンサイクル同士が一つのランキンサイクルにまとめられ、最下段から一つ上段のランキンサイクル同士が一つのランキンサイクルにまとめられというように、並列に対応する段同士が一つにまとめられてもよい。そして、各まとめられたランキンサイクルは、最上段を除き、第一蒸発器１５と第二蒸発器１６とを備え、各第一蒸発器１５は、一つ上段のランキンサイクルの凝縮器を兼ねており、各第二蒸発器１６に与熱流体が順に通される。 That is, as described in the modification of the first embodiment, the second Rankine cycle 3 in the first embodiment may be configured by a plurality of Rankine cycles installed in parallel. In the Rankine cycle, the lowest Rankine cycle is combined into one Rankine cycle, and the Rankine cycle that is one from the lowest stage is combined into one Rankine cycle. May be grouped together. Each combined Rankine cycle includes a first evaporator 15 and a second evaporator 16 except for the uppermost stage, and each first evaporator 15 also serves as a condenser of one upper Rankine cycle. The heating fluid is passed through each second evaporator 16 in turn.

図５は、本発明の冷却システム１の実施例３を示す概略図である。
本実施例３の冷却システム１は、基本的には前記実施例２およびその変形例と同様である。そこで、以下において、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。 FIG. 5 is a schematic diagram showing Example 3 of the cooling system 1 of the present invention.
The cooling system 1 of the third embodiment is basically the same as that of the second embodiment and its modification. Therefore, in the following, the difference between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

前記実施例２では、上段ランキンサイクル３Ａと下段ランキンサイクル３Ｂとを接続する第一蒸発器１５は、各ランキンサイクル３Ａ，３Ｂの作動流体同士を混ぜることなく熱交換する間接熱交換器１４としたが、本実施例３では、下段の第二蒸発器１６からの作動流体を気液分離して気相部が下段の膨張機１２Ｂに接続されると共に液相部が上段のポンプ１０Ａに接続される気液分離器１７とされる。 In the second embodiment, the first evaporator 15 that connects the upper Rankine cycle 3A and the lower Rankine cycle 3B is the indirect heat exchanger 14 that exchanges heat without mixing the working fluids of the Rankine cycles 3A and 3B. However, in the third embodiment, the working fluid from the lower second evaporator 16 is gas-liquid separated so that the gas phase portion is connected to the lower expander 12B and the liquid phase portion is connected to the upper pump 10A. Gas-liquid separator 17.

具体的には、図５から明らかなとおり、下段ランキンサイクル３Ｂの作動流体は、下段給水ポンプ１０Ｂから第二蒸発器１６を通された後、第一蒸発器１５を構成する気液分離器（中空タンク）１７へ吐出される。気液分離器１７の気相部の作動流体は、下段ランキンサイクル３Ｂの膨張機１２Ｂへ送られる。一方、気液分離器１７の液相部の作動流体は、上段ランキンサイクル３Ａの給水ポンプ１０Ａへ送られる。上段ランキンサイクル３Ａの膨張機１２Ａからの作動流体は、気液分離器１７に供給されるか、気液分離器１７から下段ランキンサイクル３Ｂの膨張機１２Ｂへの管路に合流される。 Specifically, as apparent from FIG. 5, the working fluid in the lower Rankine cycle 3 B is passed through the second evaporator 16 from the lower feedwater pump 10 B and then the gas-liquid separator ( A hollow tank) 17 is discharged. The working fluid in the gas phase portion of the gas-liquid separator 17 is sent to the expander 12B of the lower Rankine cycle 3B. On the other hand, the working fluid in the liquid phase portion of the gas-liquid separator 17 is sent to the feed water pump 10A of the upper Rankine cycle 3A. The working fluid from the expander 12A of the upper Rankine cycle 3A is supplied to the gas-liquid separator 17, or is joined to the pipeline from the gas-liquid separator 17 to the expander 12B of the lower Rankine cycle 3B.

本実施例３においても、冷却システム１を構成するランキンサイクルの段数は、二段に限らず、三段以上とすることもできる。その場合も、各段のランキンサイクルには、最上段を除き、蒸発器として第一蒸発器１５と第二蒸発器１６とを設け、第一蒸発器１５を用いて上下のランキンサイクルを接続し、与熱流体を、最上段の蒸発器に通した後、上段から下段へ向けて各第二蒸発器１６に順に通して降温すればよい。そして、第一蒸発器１５として、図５に示すような気液分離器１７を用いることができる。但し、一部の段において、気液分離器１７ではなく、図３に示すような間接熱交換器１４を用いてもよい。 Also in the third embodiment, the number of Rankine cycles constituting the cooling system 1 is not limited to two but can be three or more. Even in that case, except for the uppermost stage, the Rankine cycle of each stage is provided with the first evaporator 15 and the second evaporator 16 as evaporators, and the upper and lower Rankine cycles are connected using the first evaporator 15. The heated fluid may be passed through the second evaporator 16 in order from the upper stage to the lower stage after passing through the uppermost evaporator, and the temperature may be lowered. A gas-liquid separator 17 as shown in FIG. 5 can be used as the first evaporator 15. However, in some stages, an indirect heat exchanger 14 as shown in FIG. 3 may be used instead of the gas-liquid separator 17.

図６は、本発明の冷却システム１の実施例４を示す概略図である。
本実施例４の冷却システム１は、基本的には前記実施例２およびその変形例と同様である。そこで、以下において、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the cooling system 1 of the present invention.
The cooling system 1 of the fourth embodiment is basically the same as that of the second embodiment and its modifications. Therefore, in the following, the difference between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例４の冷却システム１では、前記実施例２と比較して、隣接する上下のランキンサイクル３Ａ，３Ｂは、第一蒸発器１５の設置を省略する代わりに、下段の第二蒸発器１６と上段の給水ポンプ１０Ａとが接続される一方、上段の膨張機１２Ａと下段の膨張機１２Ｂとを直列に接続するか、これら膨張機１２Ａ，１２Ｂを一つの膨張機１２として構成される。図示例の場合、作動流体は、下段の給水ポンプ１０Ｂ、下段の蒸発器５（第二蒸発器１６）、上段の給水ポンプ１０Ａ、上段の蒸発器１１Ａ、膨張機１２、および下段の凝縮器１３Ｂを順に循環する。 In the cooling system 1 according to the fourth embodiment, the upper and lower Rankine cycles 3A and 3B adjacent to the second embodiment have a lower second evaporator 16 instead of omitting the installation of the first evaporator 15. The upper stage water supply pump 10A is connected, while the upper stage expander 12A and the lower stage expander 12B are connected in series, or these expanders 12A and 12B are configured as one expander 12. In the case of the illustrated example, the working fluid consists of a lower feed water pump 10B, a lower evaporator 5 (second evaporator 16), an upper feed water pump 10A, an upper evaporator 11A, an expander 12, and a lower condenser 13B. In order.

本実施例４においても、冷却システム１を構成するランキンサイクルの段数は、二段に限らず、三段以上とすることもできる。その場合において、隣接する上下のランキンサイクル同士の接続に関し、下段の蒸発器５（第二蒸発器１６）の出口側と上段の給水ポンプ１０Ａの入口側とを接続する一方、最上段の蒸発器１１Ａの出口側と最下段の凝縮器１３Ｂの入口側とを膨張機１２で接続すればよい。 Also in the fourth embodiment, the number of Rankine cycles constituting the cooling system 1 is not limited to two but can be three or more. In that case, regarding the connection between adjacent upper and lower Rankine cycles, the outlet side of the lower evaporator 5 (second evaporator 16) and the inlet side of the upper feed water pump 10A are connected, while the uppermost evaporator. The expander 12 may connect the outlet side of 11A and the inlet side of the lowermost condenser 13B.

１冷却システム
２第一ランキンサイクル
３第二ランキンサイクル
３Ａ上段ランキンサイクル
３Ｂ下段ランキンサイクル
４給水ポンプ
５蒸発器
６膨張機
７凝縮器
８与熱流体の流路
９受熱流体の流路
１０Ａ，１０Ｂ給水ポンプ
１１Ａ，１１Ｂ蒸発器
１２Ａ，１２Ｂ膨張機
１３Ａ，１３Ｂ凝縮器
１４間接熱交換器
１５第一蒸発器
１６第二蒸発器
１７気液分離器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cooling system 2 1st Rankine cycle 3 2nd Rankine cycle 3A Upper Rankine cycle 3B Lower Rankine cycle 4 Feed water pump 5 Evaporator 6 Expander 7 Condenser 8 Heated fluid flow path 9 Receiving fluid flow path 10A, 10B Feed water Pump 11A, 11B Evaporator 12A, 12B Expander 13A, 13B Condenser 14 Indirect heat exchanger 15 First evaporator 16 Second evaporator 17 Gas-liquid separator

Claims

A single-stage or multiple-stage first Rankine cycle, and a second Rankine cycle having more stages than the first Rankine cycle,
In the lowermost stage condenser of the first Rankine cycle and the lowermost stage condenser of the second Rankine cycle, the working fluid is cooled by the heat receiving fluid at a constant temperature,
The heating fluid is passed through the uppermost evaporator of the second Rankine cycle and the uppermost evaporator of the first Rankine cycle in order, and the working fluid of each Rankine cycle is heated, while the heating fluid is heated. In a cooling system that cools and cools a fluid ,
For multiple Rankine cycles installed in parallel, the lowest Rankine cycles are combined into one Rankine cycle, and one Rankine cycle from the lowest to the upper is combined into one Rankine cycle. Corresponding steps are grouped together,
Each combined Rankine cycle comprises a first evaporator and a second evaporator,
Each first evaporator doubles as the condenser of the upper Rankine cycle,
The heating fluid is passed through each secondary evaporator in turn ,
In the adjacent upper and lower Rankine cycle, the lower first evaporator, which also serves as the upper condenser, is an indirect heat exchanger that exchanges heat without mixing working fluids, or from the lower second evaporator. A cooling system, wherein a working fluid is separated into a gas and a liquid and a gas phase part is connected to a lower expander and a liquid phase part is connected to an upper pump.

The first Rankine cycle is composed of a single-stage Rankine cycle,
The second Rankine cycle comprises a two-stage Rankine cycle,
In each uppermost evaporator, the heating fluid releases sensible heat,
The cooling system according to claim 1, wherein in each of the lowest-stage condensers, the heat receiving fluid acquires latent heat.

The second Rankine cycle is composed of a plurality of Rankine cycles installed in parallel,
In the plurality of Rankine cycles, in each lowermost stage condenser, the working fluid is cooled by a heat receiving fluid having a constant temperature, and the heating fluid is sequentially passed through each uppermost stage evaporator, and this heated fluid is passed therethrough. The cooling system according to claim 1 or 2, wherein the number of stages is reduced in order.