JP6433749B2 - 熱エネルギー回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱エネルギー回収装置に関するものである。

従来、工場等の各種設備の排熱から動力を回収する熱エネルギー回収装置が知られている。例えば、特許文献１には、外部の熱源から供給される加熱媒体で作動媒体を加熱することによって当該作動媒体を蒸発させる蒸発器と、蒸発器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、膨張機に接続された発電機と、膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器で凝縮された作動媒体を蒸発器へ送る作動媒体ポンプと、を備えた発電装置（熱エネルギー回収装置）が開示されている。

特開２０１４−０６２５４２号公報

上記特許文献１に記載されるような熱エネルギー回収装置では、蒸発器から流出した作動媒体の過熱度が所望の範囲内に収まるように制御され、蒸発器から流出する加熱媒体の温度は、特に管理されないことがある。一方、加熱媒体として高温の圧縮ガスが用いられる場合等、加熱媒体の種類次第では、作動媒体と熱交換した後の加熱媒体の温度が管理されること、より具体的には、所望の温度範囲となるまで冷却されることが望まれる場合がある。この場合、蒸発器から流出する加熱媒体の温度が所望の範囲内となるまでこの加熱媒体が蒸発器で冷却されるように、当該蒸発器に十分な量の液相の作動媒体を流入させること、すなわち、ポンプの回転数を上昇させることが考えられる。しかしながら、蒸発器への液相の作動媒体の流入量が多くなり過ぎると、液相の作動媒体が蒸発器で蒸発しきらずに当該蒸発器から気液二相の状態で流出して膨張機に流入するおそれがある。

本発明の目的は、作動媒体の気液二相の状態での膨張機への流入を抑制しつつ作動媒体と熱交換した後の加熱媒体の温度を所望の温度範囲内に収めることが可能な熱エネルギー回収装置を提供することである。

前記課題を解決する手段として、本発明は、外部から供給される加熱媒体と作動媒体とを熱交換させることによって前記作動媒体を加熱する予熱手段及び前記予熱手段から流出した作動媒体と加熱媒体とを熱交換させることによって作動媒体を加熱する蒸発手段を有する熱交換部と、前記熱交換部から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された作動媒体を前記熱交換部へ送るポンプと、前記熱交換器、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプをこの順に接続する循環流路と、前記蒸発手段及び前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、前記熱交換部から流出した加熱媒体の温度が一定の範囲内に収まるように、前記熱交換部への作動媒体の流入量を制御するとともに、前記熱交換部から流出した作動媒体の過熱度が基準範囲内に収まるように、前記熱交換部に流入した作動媒体のうち前記バイパス流路へ分流させる作動媒体の流量を制御する制御部と、を備える、熱エネルギー回収装置を提供する。

本発明では、熱交換部から流出した加熱媒体の温度が一定の範囲内に収まるように当該加熱媒体を冷却することが可能な量の作動媒体が熱交換部に流入し、かつ、熱交換部から流出した作動媒体の過熱度が基準範囲内に収まるように、熱交換部に流入した作動媒体の一部がバイパス流路に分流される。すなわち、本発明では、熱交換部には加熱媒体を十分に冷却可能な量の作動媒体が流入する一方、熱交換部に流入した作動媒体のうち当該熱交換部で加熱媒体に加熱されることによってこの熱交換器から気相の状態で流出することが可能な量を超える余剰分の作動媒体がバイパス流路に分流される。よって、作動媒体の気液二相の状態での膨張機への流入を抑制でき、かつ、作動媒体と熱交換した後の加熱媒体の温度を所望の範囲内に収めることができる。

この場合において、前記バイパス流路の下流側の端部は、前記循環流路のうち前記凝縮器と前記ポンプとの間の部位に接続されていてもよい。

この態様では、バイパス流路の下流側の端部が循環流路のうち凝縮器の上流側の部位に接続される場合に比べて、凝縮器を通過する作動媒体の流量が低減するため、凝縮器での圧力損失が低減する。このため、膨張機の上流側と下流側との間の差圧、すなわち、動力回収機での動力の回収量が増加する。

あるいは、前記バイパス流路の下流側の端部は、前記循環流路のうち前記膨張機と前記凝縮器との間の部位、又は、前記凝縮器に接続されていてもよい。

この態様では、ポンプの入口を含むポンプの上流側（低圧側）でのフラッシュガスの発生が抑制される。具体的に、熱交換部で加熱媒体により加熱された高温の作動媒体がバイパス流路を通じてポンプの上流側にバイパスされることによって当該作動媒体中にフラッシュガスが発生し、当該ガスがポンプに流入する場合がある。これに対し、本発明では、バイパス流路を通じてバイパスされる作動媒体が凝縮器により冷却されるので、ポンプの上流側でのフラッシュガスの発生が抑制される。

また、本発明において、前記バイパス流路と前記循環流路のうち前記膨張機と前記凝縮器との間の部位とを接続する分岐流路をさらに備え、前記制御部は、前記ポンプに流入する作動媒体の過冷却度が規定範囲内に収まるように前記バイパス流路から前記分岐流路に分流させる作動媒体の流量を制御することが好ましい。

このようにすれば、動力回収機での動力の回収量の確保とポンプの上流側でのフラッシュガスの発生の抑制との双方が達成される。具体的に、この態様では、バイパス流路を流れる作動媒体のうちポンプに流入する作動媒体の過冷却度が規定範囲内に収まる量（ポンプの上流側でのフラッシュガスの発生を抑制可能な量）の作動媒体だけが分岐流路に分流される。よって、凝縮器での圧力損失の増加を抑制しつつ、つまり、動力回収機での動力の回収量を確保しつつ、ポンプの上流側でのフラッシュガスの発生を抑制することができる。

また、本発明において、前記熱交換部は、前記予熱手段及び前記蒸発手段をまとめて取り囲む形状を有する筐体をさらに備えることが好ましい。

この態様では、筐体が予熱手段及び蒸発手段をまとめて取り囲んでいるので、熱交換部の取り扱いが容易となる。また、予熱手段及び蒸発手段がそれぞれ別個の筐体で取り囲まれる場合（予熱手段及び蒸発手段がそれぞれ別個の熱交換器で構成される場合）に比べ、熱交換部の小型化が可能となる。

以上のように、本発明によれば、作動媒体の気液二相の状態での膨張機への流入を抑制しつつ作動媒体と熱交換した後の加熱媒体の温度を所望の温度範囲内に収めることが可能な熱エネルギー回収装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収装置の構成の概略を示す図である。 図１の熱エネルギー回収装置の制御部の制御内容を示すフローチャートである。 図１の熱エネルギー回収装置の変形例を示す図である。 図１の熱エネルギー回収装置の変形例を示す図である。 本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収装置の構成の概略を示す図である。 図５の熱エネルギー回収装置の制御部の制御内容を示すフローチャートである。

本発明の好ましい実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の熱エネルギー回収装置について、図１及び図２を参照しながら説明する。

図１に示されるように、熱エネルギー回収装置は、熱交換部１０と、膨張機１４と、動力回収機１６と、凝縮器１８と、ポンプ２０と、循環流路３０と、バイパス流路３４と、制御部４０と、を備えている。

循環流路３０は、熱交換部１０、膨張機１４、凝縮器１８及びポンプ２０をこの順に直列に接続している。

熱交換部１０は、外部から供給される加熱媒体と作動媒体とを熱交換させることにより当該作動媒体を蒸発させる。具体的に、熱交換部１０は、液相の作動媒体を加熱する予熱手段としての予熱部１１と、予熱部１１で加熱された作動媒体をさらに加熱する蒸発手段としての蒸発部１２と、を有している。熱交換部１０に供給される加熱媒体としては、例えば、圧縮機から吐出された高温の圧縮ガスや工場等から排出される温水が挙げられる。また、作動媒体としては、Ｒ２４５ｆａが用いられている。本実施形態では、予熱部１１は、単一の熱交換器（予熱器）で構成されており、蒸発部１２は、単一の熱交換器（蒸発器）で構成されている。熱交換器として、例えば、いわゆるシェル＆チューブ式の熱交換器や、プレート式の熱交換器が用いられる。

予熱部１１は、加熱媒体とポンプ２０から吐出された液相の作動媒体とを熱交換させることによって当該作動媒体を加熱する。予熱部１１は、作動媒体が流れる作動媒体流路１１ａと、加熱媒体が流れる加熱媒体流路１１ｂと、を有している。なお、予熱部１１がシェル＆チューブ式の熱交換器で構成される場合、当該熱交換器の筐体が取り囲む空間が加熱媒体流路１１ｂを構成し、当該空間内に作動媒体流路１１ａが配置される。このことは、蒸発部１２についても同様である。

蒸発部１２は、循環流路３０のうち予熱部１１の下流側の部位に設けられている。蒸発部１２は、加熱媒体と予熱部１１から流出した作動媒体とを熱交換させることによって当該作動媒体を蒸発させる。蒸発部１２は、作動媒体が流れる作動媒体流路１２ａと、加熱媒体が流れる加熱媒体流路１２ｂと、を有している。本実施形態では、蒸発部１２の加熱媒体流路１２ｂ及び予熱部１１の加熱媒体流路１１ｂをこの順に加熱媒体が通過するように、熱交換部１０への加熱媒体の供給方向が設定されている。ただし、加熱媒体の供給方向は、これとは逆に設定されてもよい。

膨張機１４は、循環流路３０における蒸発部１２の下流側の部位に設けられている。本実施形態では、膨張機１４として、蒸発部１２から流出したガス状の作動媒体の膨張エネルギーにより回転駆動されるロータを有する容積式のスクリュー膨張機が用いられている。具体的に、膨張機１４は、雌雄一対のスクリュロータを有している。

動力回収機１６は、膨張機１４に接続されている。本実施形態では、動力回収機１６として発電機が用いられている。この動力回収機１６は、膨張機１４の一対のスクリュロータのうちの一方に接続された回転軸を有している。動力回収機１６は、前記回転軸が前記スクリュロータの回転に伴って回転することにより電力を発生させる。なお、動力回収機１６として、発電機の他、圧縮機等が用いられてもよい。

凝縮器１８は、循環流路３０における膨張機１４の下流側の部位に設けられている。凝縮器１８は、膨張機１４から流出した作動媒体を外部から供給される冷却媒体（冷却水等）で冷却することにより凝縮（液化）させる。

ポンプ２０は、循環流路３０における凝縮器１８の下流側の部位（凝縮器１８と予熱部１１との間の部位）に設けられている。ポンプ２０は、液相の作動媒体を所定の圧力まで加圧して予熱部１１へ送り出す。ポンプ２０としては、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、スクリュポンプ、トロコイドポンプ等が用いられる。

バイパス流路３４は、蒸発部１２及び膨張機１４をバイパスする流路である。つまり、バイパス流路３４は、予熱部１１と蒸発部１２との間の作動媒体の一部を循環流路３０のうち膨張機１４とポンプ２０との間の部位に導く。本実施形態では、バイパス流路３４の下流側の端部は、循環流路３０のうち凝縮器１８とポンプ２０との間の部位に接続されている。

循環流路３０における予熱部１１と蒸発部１２との間の部位のうち当該循環流路３０とバイパス流路３４の上流側の端部との接続部よりも下流側の部位には、第１開閉弁Ｖ１が設けられており、バイパス流路３４には第２開閉弁Ｖ２が設けられている。各開閉弁Ｖ１，Ｖ２は、開度の調整が可能な弁であり、流量調整弁として機能する。

制御部４０は、予熱部１１（加熱媒体流路１１ｂ）から流出した加熱媒体の温度Ｔ１が一定の範囲内に収まるように、予熱部１１への液相の作動媒体の流入量を制御するとともに、蒸発部１２から流出した気相の作動媒体の過熱度Ｘ１が基準範囲内に収まるように、予熱部１１に流入した作動媒体のうちバイパス流路３４へ分流させる作動媒体の流量を制御する。本実施形態では、予熱部１１から流出した加熱媒体の温度Ｔ１は、加熱媒体流路１１ｂに接続されており加熱媒体を外部に排出するための加熱媒体排出流路５２に設けられた温度センサ４１により検出される。予熱部１１への液相の作動媒体の流入量の制御は、ポンプ２０の回転数の調整により行われる。また、蒸発部１２から流出した気相の作動媒体の過熱度Ｘ１は、循環流路３０のうち蒸発部１２と膨張機１４との間の部位に設けられた温度センサ４２及び圧力センサ４３の各検出値に基づいて導出される。バイパス流路３４へ分流させる作動媒体の流量（分流量）の制御は、各開閉弁Ｖ１，Ｖ２の開度の調整により行われる。本実施形態では、制御部４０は、前記加熱媒体の温度Ｔ１が一定の範囲内における特定値Ｔ０となるようにポンプ２０の回転数を調整するとともに、前記作動媒体の過熱度Ｘ１が基準範囲内における基準値Ｘ０となるように各開閉弁Ｖ１，Ｖ２の開度を調整する。

次に、図２を参照しながら、制御部４０の具体的な制御内容を説明する。

まず、ポンプ２０が駆動され（ステップＳ１０）、蒸発部１２及び予熱部１１に外部から加熱媒体が供給される（ステップＳ１１）。

そして、制御部４０は、温度センサ４１の検出値Ｔ１が前記特定値Ｔ０以下か否かを判定する（ステップＳ１２）。

この結果、前記検出値Ｔ１が特定値Ｔ０よりも大きければ（ステップＳ１２でＮＯ）、制御部４０は、予熱部１１への液相の作動媒体の流入量（予熱部１１での加熱媒体の冷却量）を増やすためにポンプ２０の回転数を増加させる（ステップＳ１３）。その後、制御部４０は、ステップＳ１２に戻り、再び検出値Ｔ１が前記特定値Ｔ０以上か否かを判定する。一方、前記検出値Ｔ１が特定値Ｔ０以下であれば（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御部４０は、検出値Ｔ１が特定値Ｔ０と等しいか否かを判定する（ステップＳ１４）。

この結果、検出値Ｔ１が特定値Ｔ０と等しくなければ、つまり、検出値Ｔ１が特定値Ｔ０未満であれば（ステップＳ１４でＮＯ）、制御部４０は、予熱部１１への液相の作動媒体の流入量を減らすためにポンプ２０の回転数を減少させる（ステップＳ１５）。その後、制御部４０は、ステップＳ１２に戻り、再び検出値Ｔ１が前記特定値Ｔ０以上か否かを判定する。一方、検出値Ｔ１が特定値Ｔ０と等しければ（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御部４０は、温度センサ４２及び圧力センサ４３の各検出値に基づいて導出された過熱度Ｘ１が前記基準値Ｘ０以下か否かを判定する（ステップＳ１６）。

この結果、過熱度Ｘ１が基準値Ｘ０よりも大きければ（ステップＳ１６でＮＯ）、制御部４０は、蒸発部１２への作動媒体の流入量を増やす（バイパス流路３４への作動媒体の分流量を減らす）ために第１開閉弁Ｖ１の開度を上げるとともに第２開閉弁Ｖ２の開度を下げる（ステップＳ１７）。その後、制御部４０は、ステップＳ１６に戻り、再び過熱度Ｘ１が基準値Ｘ０以上か否かを判定する。一方、前記過熱度Ｘ１が基準値Ｘ０以下であれば（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御部４０は、過熱度Ｘ１が基準値Ｘ０と等しいか否かを判定する（ステップＳ１８）。

この結果、過熱度Ｘ１が基準値Ｘ０と等しくなければ、つまり、過熱度Ｘ１が基準値Ｘ０未満であれば（ステップＳ１８でＮＯ）、制御部４０は、蒸発部１２への作動媒体の流入量を減らす（バイパス流路３４への作動媒体の分流量を増やす）ために第１開閉弁Ｖ１の開度を下げるとともに第２開閉弁Ｖ２の開度を上げる（ステップＳ１９）。その後、制御部４０は、ステップＳ１６に戻り、再び過熱度Ｘ１が基準値Ｘ０以上か否かを判定する。一方、過熱度Ｘ１が基準値Ｘ０と等しければ（ステップＳ１８でＹＥＳ）、制御部４０は、ステップＳ１２に戻り、再び検出値Ｔ１が前記特定値Ｔ０以上か否かを判定する。

続いて、本熱エネルギー回収装置の動作を説明する。

ポンプ２０により予熱部１１に送られた液相の作動媒体は、予熱部１１で加熱媒体によって加熱された後に蒸発部１２において加熱媒体によってさらに加熱され、これにより気相の状態で蒸発部１２から流出する。その後、その気相の作動媒体は、膨張機１４で膨張することによって当該膨張機１４及び動力回収機１６を駆動する。膨張機１４から流出した作動媒体は、凝縮器１８で凝縮する。この凝縮した液相の作動媒体は、ポンプ２０により再び予熱部１１へ送出される。このように、作動媒体が循環流路３０内を循環することにより、動力回収機１６において動力（本実施形態では電力）が回収される。

ここで、加熱媒体として高温の圧縮ガスが用いられる場合等、作動媒体と熱交換した後（熱交換部１０から流出した後）の加熱媒体の温度が所望の温度範囲となるまで冷却されることが望まれる場合がある。本実施形態では、予熱部１１から流出した加熱媒体の温度Ｔ１が一定の範囲内に収まるように当該加熱媒体を冷却することが可能な量の作動媒体が予熱部１１に流入し、かつ、蒸発部１２から流出した作動媒体の過熱度Ｘ１が基準範囲内に収まるように予熱部１１に流入した作動媒体の一部がバイパス流路３４に分流される。すなわち、本実施形態では、予熱部１１には加熱媒体を十分に冷却可能な量の作動媒体が流入する一方、予熱部１１に流入した作動媒体のうち当該予熱部１１及び蒸発部１２で加熱媒体に加熱されることによって蒸発部１２から気相の状態で流出することが可能な量を超える余剰分の作動媒体がバイパス流路３４に分流される。よって、作動媒体の気液二相の状態での膨張機１４への流入を抑制でき、かつ、作動媒体と熱交換した後の加熱媒体の温度を所望の範囲内に収めることができる。

また、本実施形態では、バイパス流路３４の下流側の端部は、循環流路３０のうち凝縮器１８とポンプ２０との間の部位に接続されている。この態様では、バイパス流路３４の下流側の端部が循環流路３０のうち凝縮器１８の上流側の部位に接続される場合に比べて、凝縮器１８を通過する作動媒体の流量が低減するため、凝縮器１８での圧力損失が低減する。このため、膨張機１４の上流側と下流側との間の差圧、すなわち、動力回収機１６での動力の回収量が増加する。

ただし、バイパス流路３４の下流側の端部は、循環流路３０における膨張機１４と凝縮器１８との間の部位（図３を参照）、又は、凝縮器１８に接続されてもよい。この態様では、ポンプ２０の入口を含むポンプ２０の上流側（低圧側）でのフラッシュガスの発生が抑制される。具体的に、予熱部１１で加熱媒体により加熱された高温の作動媒体がバイパス流路３４を通じてポンプ２０の上流側（低圧側）に戻されることによって当該作動媒体中にフラッシュガスが発生し、当該ガスがポンプ２０に流入する場合がある。これに対し、この態様では、バイパス流路３４を通じて戻される作動媒体が凝縮器１８により冷却されるので、ポンプ２０の上流側でのフラッシュガスの発生が抑制される。

また、図４に示されるように、熱交換部１０は、予熱部１１及び蒸発部１２をまとめて取り囲む形状を有する筐体１０ａを備えていてもよい。つまり、予熱部１１及び蒸発部１２が単一の熱交換器により構成されてもよい。この形態では、予熱部１１の作動媒体流路１１ａの下流側の端部及び蒸発部１２の作動媒体流路１２ａの上流側の端部は、それぞれ筐体１０ａの外部でヘッダ１３に接続される。また、バイパス流路３４の上流側の端部もヘッダ１３に接続される。第１開閉弁Ｖ１は、ヘッダ１３と筐体１０ａ内に位置する作動媒体流路１２ａとの間の流路に設けられている。この熱交換部１０は、例えばシェル＆チューブ式の熱交換器により構成される。この場合、筐体１０ａにより取り囲まれる空間が各加熱媒体流路１１ｂ，１２ｂを構成し、筐体１０ａ内に各作動媒体流路１１ａ，１２ａが収容される。

この態様では、筐体１０ａが予熱部１１及び蒸発部１２をまとめて取り囲んでいるので、つまり、予熱部１１及び蒸発部１２が単一の熱交換器により構成されるので、熱交換部１０の取り扱いが容易となる。また、予熱部１１及び蒸発部１２がそれぞれ別個の筐体で取り囲まれる場合（予熱部１１及び蒸発部１２がそれぞれ別個の熱交換器で構成される場合）に比べ、熱交換部１０の小型化が可能となる。

さらに、熱交換部１０がシェル＆チューブ式の熱交換器で構成される場合、筐体１０ａ内の空間が各加熱媒体流路１１ｂ，１２ｂを構成するので、熱交換部１０の構造が一層簡素化される。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収装置について、図５及び図６を参照しながら説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。

本実施形態では、バイパス流路３４から分岐する分岐流路３６と、この分岐流路３６に設けられた第３開閉弁Ｖ３と、をさらに備えている。分岐流路３６は、バイパス流路３４のうち第２開閉弁Ｖ２が設けられている部位よりも上流側の部位と循環流路３０のうち膨張機１４と凝縮器１８との間の部位とを接続している。第３開閉弁Ｖ３は、開度の調整が可能な弁である。

本実施形態では、制御部４０は、ポンプ２０に流入する作動媒体の過冷却度Ｙ１が規定範囲内に収まるようにバイパス流路３４から分岐流路３６に分流させる作動媒体の流量を制御する。具体的に、ポンプ２０に流入する作動媒体の過冷却度Ｙ１は、循環流路３０のうち当該循環流路３０とバイパス流路３４の下流側の端部との接続部よりも下流側でかつポンプ２０よりも上流側の部位に設けられた温度センサ４５及び圧力センサ４６の各検出値に基づいて導出される。バイパス流路３４から分岐流路３６に分流させる作動媒体の流量の制御は、第２開閉弁Ｖ２及び第３開閉弁Ｖ３の開度の調整により行われる。本実施形態では、制御部４０は、前記作動媒体の過冷却度Ｙ１が規定範囲内における規定値Ｙ０となるように各開閉弁Ｖ２，Ｖ３の開度を調整する。

具体的に、図６を参照しながら、本実施形態の制御部４０の具体的な制御内容を説明する。なお、ステップＳ１０〜ステップＳ１９については、第１実施形態と同じである。ただし、本実施形態では、制御部４０は、ステップＳ１８でＹＥＳの場合、ステップＳ１２に戻るのではなく、過冷却度Ｙ１が前記規定値Ｙ０以上か否かを判定する（ステップＳ２０）。

この結果、過冷却度Ｙ１が規定値Ｙ０未満であれば（ステップＳ２０でＮＯ）、凝縮器１８への作動媒体の流入量を増やすために（分岐流路３６への作動媒体の分流量を増やすために）第２開閉弁Ｖ２の開度を下げるとともに第３開閉弁Ｖ３の開度を上げる（ステップＳ２１）。その後、制御部４０は、ステップＳ２０に戻り、再び過冷却度Ｙ１が規定値Ｙ０以上か否かを判定する。一方、過冷却度Ｙ１が規定値Ｙ０以上であれば（ステップＳ２０でＹＥＳ）、制御部４０は、過冷却度Ｙ１が規定値Ｙ０と等しいか否かを判定する（ステップＳ２２）。

この結果、過冷却度Ｙ１が規定値Ｙ０と等しくなければ、つまり、過冷却度Ｙ１が規定値Ｙ０よりも大きければ（ステップＳ２２でＮＯ）、制御部４０は、凝縮器１８への作動媒体の流入量を減らすために第２開閉弁Ｖ２の開度を上げるとともに第３開閉弁Ｖ３の開度を下げる（ステップＳ２３）。その後、制御部４０は、ステップＳ２０に戻り、再び過冷却度Ｙ１が規定値Ｙ０以上か否かを判定する。一方、過冷却度Ｙ１が規定値Ｙ０と等しければ（ステップＳ２２でＹＥＳ）、制御部４０は、ステップＳ１２に戻り、再び検出値Ｔ１が前記特定値Ｔ０以上か否かを判定する。

以上に説明した第２実施形態では、動力回収機１６での動力の回収量の確保とポンプ２０の上流側でのフラッシュガスの発生の抑制との双方が達成される。具体的に、この形態では、バイパス流路３４を流れる作動媒体のうちポンプ２０に流入する作動媒体の過冷却度が規定範囲内に収まる量（ポンプ２０の上流側でのフラッシュガスの発生を抑制可能な量）の作動媒体だけが分岐流路３６に分流される。よって、凝縮器１８での圧力損失の増加を抑制しつつ、つまり、動力回収機１６での動力の回収量を確保しつつ、ポンプの上流側でのフラッシュガスの発生を抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

上記各実施形態では、制御部４０は、ポンプ２０の回転数を調整することにより予熱部１１への液相の作動媒体の流入量を制御する例が示されたが、予熱部１１への液相の作動媒体の流入量の制御は、これに限られない。例えば、ポンプ２０から吐出された液相の作動媒体をポンプ２０の上流に戻す戻し流路及びこの戻し流路に設けられた開閉弁をさらに備え、制御部４０は、この開閉弁の開度を調整することによって予熱部１１への液相の作動媒体の流入量を制御してもよい。

また、制御部４０は、第１開閉弁Ｖ１及び第２開閉弁Ｖ２の開度を調整することにより蒸発部１２への作動媒体の流入量（バイパス流路３４への作動媒体の分流量）を制御する例が示されたが、蒸発部１２への作動媒体の流入量の制御は、これに限られない。例えば、循環流路３０とバイパス流路３４の上流側の端部との接続部に開度調整が可能な三方弁が設けられ、制御部４０は、この三方弁の開度を調整することにより蒸発部１２への作動媒体の流入量（バイパス流路３４への作動媒体の分流量）を調整してもよい。同様に、バイパス流路３４と分岐流路３６との接続部に開度調整が可能な三方弁が設けられ、制御部４０は、この三方弁の開度を調整することにより分岐流路３６への作動媒体の流入量を調整してもよい。

１０ 熱交換部
１０ａ 筐体
１１ 予熱部（予熱手段）
１２ 蒸発部（蒸発手段）
１３ ヘッダ
１４ 膨張機
１６ 動力回収機（発電機）
１８ 凝縮器
２０ ポンプ
３０ 循環流路
３４ 戻し流路
３６ 分岐流路
４０ 制御部
４１ 温度センサ
４２ 温度センサ
４３ 圧力センサ
４５ 温度センサ
４６ 圧力センサ
Ｖ１ 第１開閉弁
Ｖ２ 第２開閉弁
Ｖ３ 第３開閉弁

Claims (5)

1. 外部から供給される加熱媒体と作動媒体とを熱交換させることによって前記作動媒体を加熱する予熱手段及び前記予熱手段から流出した作動媒体と加熱媒体とを熱交換させることによって作動媒体を加熱する蒸発手段を有する熱交換部と、
   前記熱交換部から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
   前記膨張機に接続された動力回収機と、
   前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
   前記凝縮器で凝縮された作動媒体を前記熱交換部へ送るポンプと、
   前記熱交換部、前記膨張機、前記凝縮器及び前記ポンプをこの順に接続する循環流路と、
   前記蒸発手段及び前記膨張機をバイパスするバイパス流路と、
   前記熱交換部から流出した加熱媒体の温度が一定の範囲内に収まるように、前記熱交換部への作動媒体の流入量を制御するとともに、前記熱交換部から流出した作動媒体の過熱度が基準範囲内に収まるように、前記熱交換部に流入した作動媒体のうち前記バイパス流路へ分流させる作動媒体の流量を制御する制御部と、を備える、熱エネルギー回収装置。
2. 請求項１に記載の熱エネルギー回収装置において、
   前記バイパス流路の下流側の端部は、前記循環流路のうち前記凝縮器と前記ポンプとの間の部位に接続されている、熱エネルギー回収装置。
3. 請求項１に記載の熱エネルギー回収装置において、
   前記バイパス流路の下流側の端部は、前記循環流路のうち前記膨張機と前記凝縮器との間の部位、又は、前記凝縮器に接続されている、熱エネルギー回収装置。
4. 請求項２に記載の熱エネルギー回収装置において、
   前記バイパス流路と前記循環流路のうち前記膨張機と前記凝縮器との間の部位とを接続する分岐流路をさらに備え、
   前記制御部は、前記ポンプに流入する作動媒体の過冷却度が規定範囲内に収まるように前記バイパス流路から前記分岐流路に分流させる作動媒体の流量を制御する、熱エネルギー回収装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の熱エネルギー回収装置において、
   前記熱交換部は、前記予熱手段及び前記蒸発手段をまとめて取り囲む形状を有する筐体をさらに備える、熱エネルギー回収装置。

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