JP6763848B2 - 熱エネルギー回収装置 - Google Patents

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Description

本発明は、熱エネルギー回収装置に関する。
従来、工場の各種設備等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、蒸発器と、油分離器と、膨張機と、発電機と、凝縮器と、循環ポンプと、循環配管と、潤滑油供給配管と、油冷却用配管と、熱交換器と、を備えるバイナリー発電装置（熱エネルギー回収装置）が開示されている。循環配管は、蒸発器、油分離器、膨張機、凝縮器及び循環ポンプをこの順に直列に接続している。蒸発器は、作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる。油分離器は、蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する。膨張機は、油分離器から流出した作動媒体を膨張させる。潤滑油供給配管は、油分離器で分離された油を膨張機に供給するための配管である。発電機は、膨張機に接続されており、膨張機での作動媒体の膨張エネルギーから電力を取り出す。凝縮器は、膨張機から流出した混合媒体を冷却水によって凝縮させる。循環ポンプは、凝縮器から流出した混合媒体を蒸発器へ送る。熱交換器は、潤滑油供給配管に設けられており、当該潤滑油供給配管を流れる油を冷却する。油冷却用配管は、循環配管のうち循環ポンプから吐出された混合媒体の一部を熱交換器に導くとともに、熱交換器から流出した混合媒体を循環配管のうち循環ポンプと蒸発器との間の部位に合流させる。つまり、熱交換器は、潤滑油供給配管を流れる油を油冷却用配管を流れる混合媒体によって冷却する。
特開２０１２−９７７２５号公報
特許文献１に記載される熱エネルギー回収装置では、熱交換器において作動媒体は油から熱を受け取るものの、この熱が有効に回収されない。具体的に、この熱エネルギー回収装置では、作動媒体が蒸発器及び油の双方から熱を受け取るものの、これは、熱交換器が設けられていない場合に作動媒体が蒸発器のみから受け取る熱の一部が熱交換器において受け取られるように作動媒体の受け取る熱の配分が変わっただけであり、膨張機に投入されるエネルギーは、熱交換器が設けられていない場合に比べてほとんど増大しない。
本発明の目的は、作動媒体によって油を冷却するとともに、膨張機に投入されるエネルギーを増大させ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。
前記の目的を達成するため、本発明は、作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する油分離器と、前記油分離器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、前記油分離器から流出した油を前記膨張機に供給する給油流路と、前記膨張機から流出した混合媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した混合媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、前記蒸発器、前記油分離器、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、前記給油流路を流れる油を冷却するオイルクーラと、前記循環流路のうち前記ポンプと前記蒸発器との間の部位から分岐しており、前記オイルクーラを通るように構成された油冷却流路と、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラの上流側の部位に設けられており開度調整が可能な膨張弁と、前記給油流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位を流れる油の温度が基準温度未満に維持されるように前記膨張弁の開度を調整する膨張弁調整部と、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位から分岐しており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に接続される分岐流路と、前記オイルクーラから流出した混合媒体が前記膨張機に流入する態様である第１態様と前記オイルクーラから流出した混合媒体が前記分岐流路に流入する態様である第２態様とを切り替える切替部と、前記オイルクーラから流出した混合媒体が気相であると判断されるときに前記切替部を前記第１態様に切り替えるとともに、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記切替部との間の部位を流れる混合媒体が液相を含むと判断されるときに前記切替部を前記第２態様に切り替える切替部調整部と、を備え、前記オイルクーラは、前記給油流路を流れる油と前記油冷却流路を流れる混合媒体とを熱交換させることによって当該混合媒体の少なくとも一部を蒸発させ、前記油冷却流路の下流側の端部は、前記膨張機の中段部に接続されている、熱エネルギー回収装置を提供する。
本熱エネルギー回収装置では、ポンプから吐出された混合媒体は、膨張弁の通過により減圧されるためにオイルクーラで蒸発しやすくなるので、オイルクーラでの混合媒体の蒸発によって油が有効に冷却される。そして、オイルクーラで蒸発した混合媒体は、油冷却流路を通じて膨張機の中段部（膨張機内のうち膨張弁の通過後の混合媒体の圧力に対応する圧力を有する部位）に導入されるので、その分膨張機に投入されるエネルギー（動力回収機で回収される動力）が増大する。しかも、オイルクーラでは、混合媒体の蒸発現象を伴う熱交換が行われるため、オイルクーラにおいて油と混合媒体との顕熱による熱交換のみが行われる場合に比べ、オイルクーラの小型化が可能となる。
さらに、気相の混合媒体が膨張機に流入することによって動力回収機において有効に動力を回収することと、液相の混合媒体の膨張機への流入の抑制と、の双方が達成される。
前記の目的を達成するため、本発明は、作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する油分離器と、前記油分離器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、前記油分離器から流出した油を前記膨張機に供給する給油流路と、前記膨張機から流出した混合媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した混合媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、前記蒸発器、前記油分離器、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、前記給油流路を流れる油を冷却するオイルクーラと、前記循環流路のうち前記ポンプと前記蒸発器との間の部位から分岐しており、前記オイルクーラを通るように構成された油冷却流路と、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラの上流側の部位に設けられており開度調整が可能な膨張弁と、前記給油流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位を流れる油の温度が基準温度未満に維持されるように前記膨張弁の開度を調整する膨張弁調整部と、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位に設けられた気液分離器と、前記気液分離器において分離された液相の混合媒体を前記凝縮器へ導く分岐流路と、を備え、前記オイルクーラは、前記給油流路を流れる油と前記油冷却流路を流れる混合媒体とを熱交換させることによって当該混合媒体の少なくとも一部を蒸発させ、前記油冷却流路の下流側の端部は、前記膨張機の中段部に接続されている、熱エネルギー回収装置を提供する。
この態様では、オイルクーラから気液二相の状態で混合媒体が流出したとしても、その混合媒体は、気液分離器において気相と液相とに分離され、気相の混合媒体のみが膨張機に導かれる。よって、気相の混合媒体が膨張機に流入することによって動力回収機において有効に動力を回収することと、液相の混合媒体の膨張機への流入の抑制と、の双方が達成される。
この場合において、前記熱エネルギー回収装置は、前記油冷却流路のうち前記気液分離器と前記膨張機との間に設けられており、前記気液分離器から前記膨張機への前記混合媒体の通過を許容するとともに前記膨張機から前記気液分離器への混合媒体の通過を禁止する逆止弁をさらに備えることが好ましい。
このようにすれば、膨張機から気液分離器への混合媒体の逆流、すなわち、動力回収機での回収動力の低下が防止される。
また、前記熱エネルギー回収装置において、前記分岐流路に設けられた遮断弁と、前記油冷却流路のうち前記気液分離器と前記膨張機との間の部位を流れる混合媒体が気相であると判断されるときに前記遮断弁を閉じるとともに、前記油冷却流路のうち前記気液分離器と前記膨張機との間の部位を流れる混合媒体が液相を含むと判断されるときに前記遮断弁を閉じる遮断弁調整部と、をさらに備えることが好ましい。
このようにすれば、気液分離器から分岐流路へ気相の混合媒体が流出すること（動力回収機において回収可能な動力が損失すること）と、気液分離器に液相の混合媒体が過剰に貯留されることと、の双方が抑制される。
前記の目的を達成するため、本発明は、作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する油分離器と、前記油分離器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、前記油分離器から流出した油を前記膨張機に供給する給油流路と、前記膨張機から流出した混合媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した混合媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、前記蒸発器、前記油分離器、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、前記給油流路を流れる油を冷却するオイルクーラと、前記循環流路のうち前記ポンプと前記蒸発器との間の部位から分岐しており、前記オイルクーラを通るように構成された油冷却流路と、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラの上流側の部位に設けられており開度調整が可能な膨張弁と、前記給油流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位を流れる油の温度が基準温度未満に維持されるように前記膨張弁の開度を調整する膨張弁調整部と、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位及び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に設けられた加熱器であって、前記オイルクーラから流出した混合媒体を前記膨張機から流出した混合媒体によって加熱するものと、を備え、前記オイルクーラは、前記給油流路を流れる油と前記油冷却流路を流れる混合媒体とを熱交換させることによって当該混合媒体の少なくとも一部を蒸発させ、前記油冷却流路の下流側の端部は、前記膨張機の中段部に接続されている、熱エネルギー回収装置を提供する。
このようにすれば、オイルクーラから流出した混合媒体が膨張機から流出した混合媒体から熱を回収するので、動力回収機で回収される動力が増大する。
前記の目的を達成するため、本発明は、作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する油分離器と、前記油分離器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、前記油分離器から流出した油を前記膨張機に供給する給油流路と、前記膨張機から流出した混合媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した混合媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、前記蒸発器、前記油分離器、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、前記給油流路を流れる油を冷却するオイルクーラと、前記循環流路のうち前記ポンプと前記蒸発器との間の部位から分岐しており、前記オイルクーラを通るように構成された油冷却流路と、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラの上流側の部位に設けられており開度調整が可能な膨張弁と、前記給油流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位を流れる油の温度が基準温度未満に維持されるように前記膨張弁の開度を調整する膨張弁調整部と、を備え、前記オイルクーラは、前記給油流路を流れる油と前記油冷却流路を流れる混合媒体とを熱交換させることによって当該混合媒体の少なくとも一部を蒸発させ、前記油冷却流路の下流側の端部は、前記膨張機の中段部に接続され、前記オイルクーラから流出した混合媒体が前記動力回収機によって加熱されるように、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位が前記動力回収機に接続されている、熱エネルギー回収装置を提供する。
このようにすれば、オイルクーラから流出した混合媒体が動力回収機の排熱を回収するので、動力回収機で回収される動力が増大する。
以上のように、本発明によれば、作動媒体によって油を冷却するとともに、膨張機に投入されるエネルギーを増大させ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を概略的に示す図である。 制御部の制御内容を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態の熱エネルギー回収装置の構成を概略的に示す図である。 制御部の制御内容を示すフローチャートである。 第１実施形態の熱エネルギー回収装置の変形例の構成を概略的に示す図である。 第２実施形態の熱エネルギー回収装置の変形例の構成を概略的に示す図である。
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。
（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、この熱エネルギー回収装置は、蒸発器１０と、油分離器１２と、膨張機１４と、動力回収機１６と、給油流路１８と、凝縮器２０と、ポンプ２２と、蒸発器１０、油分離器１２、膨張機１４、凝縮器２０及びポンプ２２をこの順に接続する循環流路２４と、オイルクーラ３２と、油冷却流路４０と、膨張弁Ｖ１と、分岐流路４２と、切替部５０と、制御部６０と、を備えている。
蒸発器１０は、作動媒体及び油を含む混合媒体と加熱媒体とを熱交換させることによって混合媒体のうち少なくとも作動媒体を蒸発させる。
油分離器１２は、循環流路２４のうち蒸発器１０の下流側の部位に設けられている。油分離器１２は、蒸発器１０から流出した混合媒体から油を分離する。
膨張機１４は、循環流路２４のうち油分離器１２の下流側の部位に設けられている。膨張機１４は、油分離器１２から流出した気相の作動媒体を膨張させる。本実施形態では、膨張機１４として、気相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膨張機が用いられている。
動力回収機１６は、膨張機１４に接続されている。動力回収機１６は、前記ロータに接続されており当該ロータとともに回転する回転軸を有しており、この回転軸の回転により動力を回収する。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。なお、動力回収機１６として、圧縮機等が用いられてもよい。
給油流路１８は、油分離器１２で分離された油を少なくとも膨張機１４に供給するための流路である。本実施形態では、給油流路１８は、油分離器１２で分離された油を膨張機１４の軸受及び動力回収機（本実施形態では発電機）１６の軸受に供給する。
凝縮器２０は、循環流路２４のうち膨張機１４の下流側の部位に設けられている。凝縮器２０は、膨張機１４から流出した混合媒体と冷却媒体（冷却水等）とを熱交換させることによって混合媒体を凝縮させる。
ポンプ２２は、循環流路２４における凝縮器２０の下流側の部位（凝縮器２０と蒸発器１０との間の部位）に設けられている。ポンプ２２は、凝縮器２０から流出した液相の混合媒体を所定の圧力で蒸発器１０に送る。
オイルクーラ３２は、給油流路１８に設けられており、給油流路１８を流れる油を冷却する。
油冷却流路４０は、循環流路２４のうちポンプ２２と蒸発器１０との間の部位から分岐しており、オイルクーラ３２を通るように構成されている。すなわち、オイルクーラ３２は、給油流路１８を流れる油を油冷却流路４０を流れる混合媒体によって冷却する。換言すれば、オイルクーラ３２は、給油流路１８を流れる油が油冷却流路４０を流れる混合媒体によって冷却されるように給油流路１８及び油冷却流路４０に接続されている。油冷却流路４０の下流側の端部は、膨張機１４の中段部に接続されている。
膨張弁Ｖ１は、油冷却流路４０のうちオイルクーラ３２の上流側の部位に設けられており、開度調整が可能である。膨張弁Ｖ１は、ポンプ２２から吐出された後に油冷却流路４０に流入した混合媒体を減圧することにより、オイルクーラ３２での混合媒体の蒸発を促進させる。なお、油冷却流路４０の下流側の端部の位置、つまり、膨張機１４の中段部は、膨張機１４内のうち膨張弁Ｖ１の通過後の混合媒体の圧力に対応する圧力を有する部位である。膨張機１４として多段式のものが用いられている場合、前記中段部は、各段の膨張行程の途中、あるいは、各段間を連結する連結部（配管や容器）となる。
分岐流路４２は、油冷却流路４０のうちオイルクーラ３２と膨張機１４との間の部位から分岐している。分岐流路４２の下流側の端部は、循環流路２４のうち膨張機１４と凝縮器２０との間の部位に接続されている。
切替部５０は、オイルクーラ３２から流出した混合媒体が膨張機１４に流入する態様である第１態様と、オイルクーラ３２から流出した混合媒体が分岐流路４２に流入する態様である第２態様と、を切り替え可能である。本実施形態では、切替部５０は、第１遮断弁Ｖ２と、第２遮断弁Ｖ３と、を有している。第１遮断弁Ｖ２は、油冷却流路４０のうち当該油冷却流路４０と分岐流路４２の上流側の端部との接続部の下流側の部位に設けられている。第２遮断弁Ｖ３は、分岐流路４２に設けられている。つまり、第１遮断弁Ｖ２が開かれかつ第２遮断弁Ｖ３が閉じられることにより切替部５０が前記第１態様となり、第１遮断弁Ｖ２が閉じられかつ第２遮断弁Ｖ３が開かれることにより切替部５０が前記第２態様となる。
制御部６０は、膨張弁Ｖ１及び切替部５０を制御する。本実施形態では、制御部６０は、膨張弁調整部６１と、ガス化判断部６２と、切替部調整部６３と、を有する。
膨張弁調整部６１は、給油流路１８のうちオイルクーラ３２と膨張機１４との間の部位の温度（膨張機１４に流入する油の温度）が基準温度未満に維持されるように、換言すれば、膨張機１４に供給される油の粘度が要求値以上に維持されるように、膨張弁Ｖ１の開度を調整する。なお、給油流路１８のうちオイルクーラ３２と膨張機１４との間の部位の温度は、前記部位に設けられた温度センサ７１によって検出される。
ガス化判断部６２は、オイルクーラ３２から流出した混合媒体が気相であるか否かを判断する。本実施形態では、ガス化判断部６２は、オイルクーラ３２から流出した混合媒体の過熱度を算出するとともに、その過熱度が設定値よりも大きい場合に当該混合媒体が全て気相であると判断する一方、前記過熱度が前記設定値以下である場合に当該混合媒体に液相が含まれると判断する。なお、オイルクーラ３２から流出した混合媒体の過熱度は、油冷却流路４０のうちオイルクーラ３２と第１遮断弁Ｖ２との間の部位又は分岐流路４２のうち第２遮断弁Ｖ３の上流側の部位に設けられた圧力センサ７２の検出値及び温度センサ７３の検出値に基づいて算出される。
切替部調整部６３は、オイルクーラ３２から流出した混合媒体が全て気相であるとガス化判断部６２が判断したとき（本実施形態ではオイルクーラ３２から流出した混合媒体の過熱度が設定値よりも大きいとき）に、切替部５０を前記第１態様に切り替える（第１遮断弁Ｖ２を開き第２遮断弁Ｖ３を閉じる）。逆に、オイルクーラ３２から流出した混合媒体に液相が含まれるとガス化判断部６２が判断したときに、切替部５０を前記第２態様に切り替える（第１遮断弁Ｖ２を閉じ第２遮断弁Ｖ３を開く）。
以下、図２を参照しながら、制御部６０の具体的な制御内容について説明する。
まず、制御部６０の切替部調整部６３は、第１遮断弁Ｖ２を閉じ、第２遮断弁Ｖ３を開く（ステップＳＴ１１）。続いて、制御部６０の膨張弁調整部６１は、温度センサ７１の検出値Ｔｏが基準温度Ｔ１未満であるか否かを判断する（ステップＳＴ１２）。この結果、検出値Ｔｏが基準温度Ｔ１以上であれば、つまり、膨張機１４に供給される油の粘度が要求値未満であれば、膨張弁調整部６１は、オイルクーラ３２での油の冷却量を増やすために膨張弁Ｖ１の開度を上げる（ステップＳＴ１３）。
また、制御部６０のガス化判断部６２は、ステップＳＴ１２において検出値Ｔｏが基準温度Ｔ１未満である場合（ステップＳＴ１２でＹＥＳの場合）、あるいは、ステップＳＴ１３の後、圧力センサ７２の検出値及び温度センサ７３の検出値に基づいて算出される過熱度Ｓが設定値αよりも大きいか否かを判断する（ステップＳＴ１４）。この結果、過熱度Ｓが設定値αよりも大きい場合、つまり、オイルクーラ３２から流出した混合媒体が全て気相であり、混合媒体を膨張機１４に導入することによって動力回収機１６で動力が回収可能である場合、制御部６０の切替部調整部６３は、第１遮断弁Ｖ２を開くとともに第２遮断弁Ｖ３を閉じ（切替部５０を第１態様とし）（ステップＳＴ１５）、ステップＳＴ１２に戻る。一方、過熱度Ｓが設定値α以下である場合、つまり、オイルクーラ３２から流出した混合媒体に液相が含まれる可能性がある場合、膨張弁調整部６１は、混合媒体のオイルクーラ３２への流入量を減らすために膨張弁Ｖ１の開度を下げる（ステップＳＴ１６）。そして、ステップＳＴ１６と同時に、あるいは、ステップＳＴ１６の後、切替部調整部６３は、第１遮断弁Ｖ２を閉じるとともに第２遮断弁Ｖ３を開き（切替部５０を第２態様とし）（ステップＳＴ１７）、ステップＳＴ１２に戻る。
以上のように、本熱エネルギー回収装置では、ポンプ２２から吐出された混合媒体は、膨張弁Ｖ１の通過により減圧されるため、オイルクーラ３２で蒸発しやすくなり、オイルクーラ３２での混合媒体の蒸発によって油が有効に冷却される。そして、オイルクーラ３２で蒸発した混合媒体は、油冷却流路４０を通じて膨張機１４の中段部に導入されるので、その分膨張機１４に投入されるエネルギー（動力回収機１６で回収される動力）が増大する。しかも、オイルクーラ３２では、混合媒体の蒸発現象を伴う熱交換が行われるため、オイルクーラ３２において油と混合媒体との顕熱による熱交換のみが行われる場合に比べ、オイルクーラ３２の小型化が可能となる。
また、制御部６０は、切替部調整部６３を有するので、気相の混合媒体が膨張機１４に流入することによって動力回収機１６において有効に動力を回収することと、液相の混合媒体の膨張機１４への流入の抑制と、の双方が達成される。
（第２実施形態）
次に、図３を参照しながら、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、切替部５０の代わりに、油冷却流路４０のうちオイルクーラ３２と膨張機１４との間の部位に気液分離器４４が設けられており、分岐流路４２の上流側の端部は、気液分離器４４の例えば下部に接続されている。分岐流路４２には、遮断弁Ｖ４が設けられている。気液分離器４４には、液面センサ７４が設けられている。また、油冷却流路４０のうち気液分離器４４の下流側の部位には、気液分離器４４から膨張機１４への混合媒体の通過を許容するとともに膨張機１４から気液分離器４４への混合媒体の通過を禁止する逆止弁Ｖ５が設けられている。
また、本実施形態では、制御部６０は、切替部調整部６３の代わりに遮断弁Ｖ４の開閉を調整する遮断弁調整部６４を有している。遮断弁調整部６４は、気液分離器４４から油冷却流路４０に流出した混合媒体が全て気相であるとガス化判断部６２が判断したとき（本実施形態では気液分離器４４から油冷却流路４０に流出した混合媒体の過熱度が設定値よりも大きいとき）に遮断弁Ｖ４を閉じるとともに、気液分離器４４から油冷却流路４０に流出した混合媒体に液相が含まれるとガス化判断部６２が判断したときに遮断弁Ｖ４を開く。
具体的に、本実施形態の制御部６０の制御内容について、図４を参照しながら説明する。
まず、制御部６０の遮断弁調整部６４は、遮断弁Ｖ４を開く（ステップＳＴ２１）。なお、ステップＳＴ２２〜ステップＳＴ２４は、ステップＳＴ１２〜ステップＳＴ１４と同じであるので、説明を省略する。
ステップＳＴ２４において、過熱度Ｓが設定値αよりも大きい場合（ステップＳＴ２４でＹＥＳの場合）、遮断弁調整部６４は、遮断弁Ｖ４を閉じ（ステップＳＴ２５）、ステップＳＴ２２に戻る。一方、ステップＳＴ２４において、過熱度Ｓが設定値α以下である場合（ステップＳＴ２４でＮＯの場合）、膨張弁調整部６１は、膨張弁Ｖ１の開度を下げる（ステップＳＴ２６）。そして、ステップＳＴ２６と同時に、あるいは、ステップＳＴ２６の後、遮断弁調整部６４は、遮断弁Ｖ４を開き（ステップＳＴ２７）、ステップＳＴ２２に戻る。
以上のように、本実施形態の熱エネルギー回収装置は、気液分離器４４及び分岐流路４２を備えているので、オイルクーラ３２から気液二相の状態で混合媒体が流出したとしても、その混合媒体は、気液分離器４４において気相と液相とに分離され、気相の混合媒体のみが油冷却流路４０を通じて膨張機１４に導かれる。よって、気相の混合媒体が膨張機１４に流入することによって動力回収機１６において有効に動力を回収することと、液相の混合媒体の膨張機１４への流入の抑制と、の双方が達成される。
また、油冷却流路４０のうち気液分離器４４の下流側の部位に逆止弁Ｖ５が設けられているので、膨張機１４から気液分離器４４への混合媒体の逆流、すなわち、動力回収機１６での回収動力の低下が防止される。
さらに、本実施形態の熱エネルギー回収装置は、分岐流路４２に設けられた遮断弁Ｖ４と、遮断弁調整部６４と、を備えるので、気液分離器４４から分岐流路４２へ気相の混合媒体が流出すること（動力回収機１６において回収可能な動力が損失すること）と、気液分離器４４に液相の混合媒体が過剰に貯留されることと、の双方が抑制される。
ここで、本実施形態において、遮断弁調整部６４は、液面センサ７４の検出値が設定値未満である場合に遮断弁Ｖ４を閉じ、液面センサ７４の検出値が設定値以上である場合に遮断弁Ｖ４を開いてもよい。この場合、ステップＳＴ２１、ステップＳＴ２５及びステップＳＴ２７は省略され、制御部６０は、ステップＳＴ２２〜ステップＳＴ２４、ステップＳＴ２６の操作と、遮断弁調整部６４による操作と、を並列で行う。
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。
例えば、図５及び図６に示されるように、各実施形態において、油冷却流路４０のうちオイルクーラ３２と膨張機１４との間の部位及び循環流路２４のうち膨張機１４と凝縮器２０との間の部位に加熱器２６が設けられてもよい。この加熱器２６は、オイルクーラ３２から流出した混合媒体を膨張機１４から流出した混合媒体によって加熱する。これにより、オイルクーラ３２から流出した混合媒体の蒸発が促進される。なお、第２実施形態においては、加熱器２６は、油冷却流路４０のうち気液分離器４４と膨張機１４との間の部位に設けられることが好ましい。
また、オイルクーラ３２から流出した混合媒体が動力回収機１６によって加熱されるように、油冷却流路４０のうちオイルクーラ３２と膨張機１４との間の部位４１が動力回収機１６に接続されていてもよい。このようにすれば、オイルクーラ３２から流出した混合媒体が動力回収機１６の排熱を回収するので、動力回収機１６で回収される動力が増大する。なお、第２実施形態においては、前記部位４１は、油冷却流路４０のうち気液分離器４４の下流側の部位から選択されることが好ましい。また、前記部位４１は、油冷却流路４０のうち加熱器２６に接続される部位に対して並列に設けられても当該部位と直列に設けられてもよい。また、加熱器２６及び前記部位４１の少なくとも一方は、油冷却流路４０のうちオイルクーラ３２の上流側の部位に設けられてもよい。
また、第１実施形態において、油冷却流路４０のうちオイルクーラ３２と第１遮断弁Ｖ２との間の部位に、当該部位を流れる混合媒体に液相が含まれるか否かを検出するセンサが設けられ、ガス化判断部６２は、そのセンサの検出結果に基づいて前記部位の混合媒体が気相であるか否かを判断してもよい。同様に、第２実施形態において、油冷却流路４０のうち気液分離器４４と膨張機１４との間の部位に、前記センサが設けられ、ガス化判断部６２は、そのセンサの検出結果に基づいて前記部位の混合媒体が気相であるか否かを判断してもよい。
１０ 蒸発器
１２ 油分離器
１４ 膨張機
１６ 動力回収機
１８ 給油流路
２０ 凝縮器
２２ ポンプ
２４ 循環流路
２６ 加熱器
３２ オイルクーラ
４０ 油冷却流路
４２ 分岐流路
４４ 気液分離器
５０ 切替部
６０ 制御部
６１ 膨張弁調整部
６２ ガス化判断部
６３ 切替部調整部
６４ 遮断弁調整部
Ｖ１ 膨張弁
Ｖ２ 第１遮断弁
Ｖ３ 第２遮断弁
Ｖ４ 遮断弁
Ｖ５ 逆止弁

Claims (6)

  1. 作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる蒸発器と、
    前記蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する油分離器と、
    前記油分離器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、
    前記油分離器から流出した油を前記膨張機に供給する給油流路と、
    前記膨張機から流出した混合媒体を凝縮させる凝縮器と、
    前記凝縮器から流出した混合媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、
    前記蒸発器、前記油分離器、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、
    前記給油流路を流れる油を冷却するオイルクーラと、
    前記循環流路のうち前記ポンプと前記蒸発器との間の部位から分岐しており、前記オイルクーラを通るように構成された油冷却流路と、
    前記油冷却流路のうち前記オイルクーラの上流側の部位に設けられており開度調整が可能な膨張弁と、
    前記給油流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位を流れる油の温度が基準温度未満に維持されるように前記膨張弁の開度を調整する膨張弁調整部と、
    前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位から分岐しており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に接続される分岐流路と、
    前記オイルクーラから流出した混合媒体が前記膨張機に流入する態様である第１態様と前記オイルクーラから流出した混合媒体が前記分岐流路に流入する態様である第２態様とを切り替える切替部と、
    前記オイルクーラから流出した混合媒体が気相であると判断されるときに前記切替部を前記第１態様に切り替えるとともに、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記切替部との間の部位を流れる混合媒体が液相を含むと判断されるときに前記切替部を前記第２態様に切り替える切替部調整部と、を備え、
    前記オイルクーラは、前記給油流路を流れる油と前記油冷却流路を流れる混合媒体とを熱交換させることによって当該混合媒体の少なくとも一部を蒸発させ、
    前記油冷却流路の下流側の端部は、前記膨張機の中段部に接続されている、熱エネルギー回収装置。
  2. 作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる蒸発器と、
    前記蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する油分離器と、
    前記油分離器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、
    前記油分離器から流出した油を前記膨張機に供給する給油流路と、
    前記膨張機から流出した混合媒体を凝縮させる凝縮器と、
    前記凝縮器から流出した混合媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、
    前記蒸発器、前記油分離器、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、
    前記給油流路を流れる油を冷却するオイルクーラと、
    前記循環流路のうち前記ポンプと前記蒸発器との間の部位から分岐しており、前記オイルクーラを通るように構成された油冷却流路と、
    前記油冷却流路のうち前記オイルクーラの上流側の部位に設けられており開度調整が可能な膨張弁と、
    前記給油流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位を流れる油の温度が基準温度未満に維持されるように前記膨張弁の開度を調整する膨張弁調整部と、
    前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位に設けられた気液分離器と、
    前記気液分離器において分離された液相の混合媒体を前記凝縮器へ導く分岐流路と、を備え、
    前記オイルクーラは、前記給油流路を流れる油と前記油冷却流路を流れる混合媒体とを熱交換させることによって当該混合媒体の少なくとも一部を蒸発させ、
    前記油冷却流路の下流側の端部は、前記膨張機の中段部に接続されている、
    熱エネルギー回収装置。
  3. 請求項２に記載の熱エネルギー回収装置において、
    前記油冷却流路のうち前記気液分離器と前記膨張機との間に設けられており、前記気液分離器から前記膨張機への前記混合媒体の通過を許容するとともに前記膨張機から前記気液分離器への混合媒体の通過を禁止する逆止弁をさらに備える、熱エネルギー回収装置。
  4. 請求項２又は３に記載の熱エネルギー回収装置において、
    前記分岐流路に設けられた遮断弁と、
    前記油冷却流路のうち前記気液分離器と前記膨張機との間の部位を流れる混合媒体が気相であると判断されるときに前記遮断弁を閉じるとともに、前記油冷却流路のうち前記気液分離器と前記膨張機との間の部位を流れる混合媒体が液相を含むと判断されるときに前
    記遮断弁を閉じる遮断弁調整部と、をさらに備える、熱エネルギー回収装置。
  5. 作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる蒸発器と、
    前記蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する油分離器と、
    前記油分離器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、
    前記油分離器から流出した油を前記膨張機に供給する給油流路と、
    前記膨張機から流出した混合媒体を凝縮させる凝縮器と、
    前記凝縮器から流出した混合媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、
    前記蒸発器、前記油分離器、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、
    前記給油流路を流れる油を冷却するオイルクーラと、
    前記循環流路のうち前記ポンプと前記蒸発器との間の部位から分岐しており、前記オイルクーラを通るように構成された油冷却流路と、
    前記油冷却流路のうち前記オイルクーラの上流側の部位に設けられており開度調整が可能な膨張弁と、
    前記給油流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位を流れる油の温度が基準温度未満に維持されるように前記膨張弁の開度を調整する膨張弁調整部と、
    前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位及び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に設けられた加熱器であって、前記オイルクーラから流出した混合媒体を前記膨張機から流出した混合媒体によって加熱するものと、を備え、
    前記オイルクーラは、前記給油流路を流れる油と前記油冷却流路を流れる混合媒体とを熱交換させることによって当該混合媒体の少なくとも一部を蒸発させ、
    前記油冷却流路の下流側の端部は、前記膨張機の中段部に接続されている、熱エネルギー回収装置。
  6. 作動媒体及び油を含む混合媒体を蒸発させる蒸発器と、
    前記蒸発器から流出した混合媒体から油を分離する油分離器と、
    前記油分離器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、
    前記油分離器から流出した油を前記膨張機に供給する給油流路と、
    前記膨張機から流出した混合媒体を凝縮させる凝縮器と、
    前記凝縮器から流出した混合媒体を前記蒸発器へ送るポンプと、
    前記蒸発器、前記油分離器、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、
    前記給油流路を流れる油を冷却するオイルクーラと、
    前記循環流路のうち前記ポンプと前記蒸発器との間の部位から分岐しており、前記オイルクーラを通るように構成された油冷却流路と、
    前記油冷却流路のうち前記オイルクーラの上流側の部位に設けられており開度調整が可能な膨張弁と、
    前記給油流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位を流れる油の温度が基準温度未満に維持されるように前記膨張弁の開度を調整する膨張弁調整部と、を備え、
    前記オイルクーラは、前記給油流路を流れる油と前記油冷却流路を流れる混合媒体とを熱交換させることによって当該混合媒体の少なくとも一部を蒸発させ、
    前記油冷却流路の下流側の端部は、前記膨張機の中段部に接続され、
    前記オイルクーラから流出した混合媒体が前記動力回収機によって加熱されるように、前記油冷却流路のうち前記オイルクーラと前記膨張機との間の部位が前記動力回収機に接続されている、熱エネルギー回収装置。
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