JPS59138707A - ランキン機関 - Google Patents
ランキン機関Info
- Publication number
- JPS59138707A JPS59138707A JP58011536A JP1153683A JPS59138707A JP S59138707 A JPS59138707 A JP S59138707A JP 58011536 A JP58011536 A JP 58011536A JP 1153683 A JP1153683 A JP 1153683A JP S59138707 A JPS59138707 A JP S59138707A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- working fluid
- expander
- rankine engine
- stopped
- 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.)
- Pending
Links
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
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発１明の利用分野〕
本発明はランキン機関に係り、特に膨張機、発電電動機
を備えた中規模ランキン機関の起動、停止に好適な運転
制御方法に関する。
を備えた中規模ランキン機関の起動、停止に好適な運転
制御方法に関する。
従来の中規模ランキン機関の構成なしびに運転方法を第
１図に示す。凝縮器２にひいて外部低温熱源（図示せず
）と熱交換し液化した作動流体を液ポンプ３にて蒸気発
生器４に圧送する。蒸気発生器４では、、ｌＩＯ圧され
た作動液が外部高温熱源（図示せず）と熱交換して沸騰
蒸発し高温高圧の作動ガスとなり、膨張機１に吹き込ま
れる。膨張機１では作動ガスが膨張し熱エネルギが機械
エネルギに変換され、発電電動機５に動力を伝達する。
１図に示す。凝縮器２にひいて外部低温熱源（図示せず
）と熱交換し液化した作動流体を液ポンプ３にて蒸気発
生器４に圧送する。蒸気発生器４では、、ｌＩＯ圧され
た作動液が外部高温熱源（図示せず）と熱交換して沸騰
蒸発し高温高圧の作動ガスとなり、膨張機１に吹き込ま
れる。膨張機１では作動ガスが膨張し熱エネルギが機械
エネルギに変換され、発電電動機５に動力を伝達する。
膨張機１を出た低圧の作動ガスは再び凝縮器２に入シサ
イクルを構成する。発電電動機５は、作動ガスの゛熱エ
ネルギが膨張機１ならびに発電電動機５自身の機械抵抗
に打ち勝つだけの機械エネルギに変換されない起動直後
には、外部９より電気の供給を受は電動機として動作す
る。変換された機械エネルギが機械抵抗に打ち勝つと発
電電動機５は発電機として動作し、外部９に電気を供給
することになる。上述した通り、運転手順としては、作
動ｂＩＣ体ポング３を１駆動する電動機７ならびに発電
電動機５の低源スイッチ８，６を同時にＯＮにするか、
もしくは、スイッチ８をＯＮさせた後、圧力感知手段ｉ
ｏによシ膨張機ｌの入口圧力がある値に上昇したことを
誰認しスイッチ６をＯＮにする。以上より明らかな様に
、前者は熱エネルギが（幾砿エネルギに変換されない状
態で発電区動機５が外部社源９と」ｄ続されるため、外
部から電気の形でエネルギを供給してやらねばならない
。また、蒸気発生器４で外部高熱源が充分確保されない
場合には、濱に発４４動機５にエネルギを供給してやら
、イユばならない。
イクルを構成する。発電電動機５は、作動ガスの゛熱エ
ネルギが膨張機１ならびに発電電動機５自身の機械抵抗
に打ち勝つだけの機械エネルギに変換されない起動直後
には、外部９より電気の供給を受は電動機として動作す
る。変換された機械エネルギが機械抵抗に打ち勝つと発
電電動機５は発電機として動作し、外部９に電気を供給
することになる。上述した通り、運転手順としては、作
動ｂＩＣ体ポング３を１駆動する電動機７ならびに発電
電動機５の低源スイッチ８，６を同時にＯＮにするか、
もしくは、スイッチ８をＯＮさせた後、圧力感知手段ｉ
ｏによシ膨張機ｌの入口圧力がある値に上昇したことを
誰認しスイッチ６をＯＮにする。以上より明らかな様に
、前者は熱エネルギが（幾砿エネルギに変換されない状
態で発電区動機５が外部社源９と」ｄ続されるため、外
部から電気の形でエネルギを供給してやらねばならない
。また、蒸気発生器４で外部高熱源が充分確保されない
場合には、濱に発４４動機５にエネルギを供給してやら
、イユばならない。
一方、後者は圧力検知手段１０での確認によシ有効な人
口圧力になってから発′酸電動機５のスイッチ６でＯＮ
するため電動機として動作する時間は短くなるが、入口
圧力の瞬時上昇に対し、スイッチ６のＯＮするタイミン
グがずれると膨張機１ならびに発電電動機５が暴走し、
ひいては摺動部の焼付損傷をまねく。
口圧力になってから発′酸電動機５のスイッチ６でＯＮ
するため電動機として動作する時間は短くなるが、入口
圧力の瞬時上昇に対し、スイッチ６のＯＮするタイミン
グがずれると膨張機１ならびに発電電動機５が暴走し、
ひいては摺動部の焼付損傷をまねく。
また、停止時はポンプ３を停止した後圧力検知手段ＩＯ
で高圧圧力を確認し、スイッチ６を０１”Ｆし発電電動
機５を止める。故に、スイッチ６をＯＦＦするタイミン
グが早いと、蒸気発生器４内の残圧のため膨張機１が暴
走する。
で高圧圧力を確認し、スイッチ６を０１”Ｆし発電電動
機５を止める。故に、スイッチ６をＯＦＦするタイミン
グが早いと、蒸気発生器４内の残圧のため膨張機１が暴
走する。
本発明の目的は、膨張機ならびに発電機電動機もしくは
負荷が暴走することなく有効にエネルギ変換ができる中
規模のランキン機関を提供することにある。
負荷が暴走することなく有効にエネルギ変換ができる中
規模のランキン機関を提供することにある。
本発明の特徴は、膨張機の入口、出口の圧力差を検知し
、その出力で電動機９発電機その他の負荷を制御するこ
とにある。
、その出力で電動機９発電機その他の負荷を制御するこ
とにある。
以下、本発明の一実施例を第２図により説明する。作動
゛液ポンプ３を駆動する電動機７をスイッチ８により始
動すると作動液は蒸気発生器４に送られ沸騰蒸発する。
゛液ポンプ３を駆動する電動機７をスイッチ８により始
動すると作動液は蒸気発生器４に送られ沸騰蒸発する。
始動時、蒸気発生器４内に充分に作動液が送られない状
態では圧力検知点１０での圧力上昇は膨張機１を駆動し
、回転トルクを得るには充分ではない。従って膨張機１
前後１０゜１１点での圧力差を検知手段１２にて検知し
、設定値を越えた時に、発電電動機５を検知手段１２に
て作動するスイッチ６にて始動する。最適圧力差ΔＰは
膨張機１の構造、容量により異なるが、スクリュ形膨張
機の実績では、１〜２Ｋｇ ／ ｃｒＡの差圧により、
機械損失に打ち勝ち、発電区動機にトルクを伝えること
ができる。停止時は作動ポンプ３を停止させ圧力差を検
知し、発電電動機５を停止させる逆動作となる。
態では圧力検知点１０での圧力上昇は膨張機１を駆動し
、回転トルクを得るには充分ではない。従って膨張機１
前後１０゜１１点での圧力差を検知手段１２にて検知し
、設定値を越えた時に、発電電動機５を検知手段１２に
て作動するスイッチ６にて始動する。最適圧力差ΔＰは
膨張機１の構造、容量により異なるが、スクリュ形膨張
機の実績では、１〜２Ｋｇ ／ ｃｒＡの差圧により、
機械損失に打ち勝ち、発電区動機にトルクを伝えること
ができる。停止時は作動ポンプ３を停止させ圧力差を検
知し、発電電動機５を停止させる逆動作となる。
他の実施例を第３図に示す。本実施例は、蒸気発生器４
で作動液と熱交換する外部熱源１４の熱量が充分で膨張
機１で機械損失に勝るだけのエネルギ変換ができない場
合、発電電動機５は電動機として動作するから損失とな
る。従ってこの時は膨張機１前後の圧力差は小さいから
差圧検知手段１２により作動するスイッチ８によシ作動
液ポンプ３を停止させる。さらに差圧検知手段１２から
の信号をタイマの様な時間遅れ手段１３に入れ、ある時
間遅れ陵にスイッチ６を作動させ発電電動機５を停止さ
ぜることにより、発電電動機１の電動機動作時間を短か
くシ、暴走も防ぐことができる。
で作動液と熱交換する外部熱源１４の熱量が充分で膨張
機１で機械損失に勝るだけのエネルギ変換ができない場
合、発電電動機５は電動機として動作するから損失とな
る。従ってこの時は膨張機１前後の圧力差は小さいから
差圧検知手段１２により作動するスイッチ８によシ作動
液ポンプ３を停止させる。さらに差圧検知手段１２から
の信号をタイマの様な時間遅れ手段１３に入れ、ある時
間遅れ陵にスイッチ６を作動させ発電電動機５を停止さ
ぜることにより、発電電動機１の電動機動作時間を短か
くシ、暴走も防ぐことができる。
本発明の他の実施ｔｌＪの系統図を第４図に示す。
この実施クリでは作動媒体閉塞手段１６を膨張機１の入
口側に、蒸気元生器入口側に逆止弁１７、液ポンプバイ
パス路上に作動媒体閉塞手段１８（以下バイパス路閉基
手段と呼ぶ。）、膨張機入口側並びに膨張１幾出口側に
圧力検出手段１９ａ、１９ｂ。
口側に、蒸気元生器入口側に逆止弁１７、液ポンプバイ
パス路上に作動媒体閉塞手段１８（以下バイパス路閉基
手段と呼ぶ。）、膨張機入口側並びに膨張１幾出口側に
圧力検出手段１９ａ、１９ｂ。
膨張機入口出口の差圧検出部２０、作動媒体閉塞手段６
並びにバイパス路閉塞手段１８に送る信号を発生する信
号発生部２１を設けたものである。
並びにバイパス路閉塞手段１８に送る信号を発生する信
号発生部２１を設けたものである。
５は発電機もしくは他の負荷である。本実刑例の起動時
の動作フローは、第５図に示すように作動媒体閉塞手段
１６の開動作、膨張機１の差圧検出、前記検出値を設定
置と比較して前記検出値が設定値以上となったときにバ
イパス路閉塞手段１８を閉じる動作よりなる。なお本実
施例の１グ止時の動作フローは、第６図に示すように、
バイパス路閉塞手段１８の開動作、差圧検出、前記差圧
を設定値と比較して設定値以下となったときに作動媒体
閉塞手段１６を閉じる動作よりなる。
の動作フローは、第５図に示すように作動媒体閉塞手段
１６の開動作、膨張機１の差圧検出、前記検出値を設定
置と比較して前記検出値が設定値以上となったときにバ
イパス路閉塞手段１８を閉じる動作よりなる。なお本実
施例の１グ止時の動作フローは、第６図に示すように、
バイパス路閉塞手段１８の開動作、差圧検出、前記差圧
を設定値と比較して設定値以下となったときに作動媒体
閉塞手段１６を閉じる動作よりなる。
本実施例の起動、停止時に２ける動作と各状態の時間変
化を第７図並びに第８図に示す。第７図は起動時におけ
る膨張機差圧並びに膨張機出力の時間変化を示すもので
、起動時にはまず媒体閉塞手段１６を開き次いで膨張機
差圧が設定値以上となったときにバイパス路閉塞手段１
８を閉じて出力を最大とする。第８図は停止時における
各状態の時間変化を示すもので、まずバイパス路閉塞手
段１８を開いて高圧側と低圧側の差圧並びに膨張機出力
を低下さ亡、膨張機差圧が設定値以下となった時点で媒
体閉塞手段１６を閉じる。以上、膨張機差圧を検出して
媒体閉塞手段１６．１８を制御する例を示したが、差圧
の代わシに膨張機出力を演出して同様の動作を行っても
よい。
化を第７図並びに第８図に示す。第７図は起動時におけ
る膨張機差圧並びに膨張機出力の時間変化を示すもので
、起動時にはまず媒体閉塞手段１６を開き次いで膨張機
差圧が設定値以上となったときにバイパス路閉塞手段１
８を閉じて出力を最大とする。第８図は停止時における
各状態の時間変化を示すもので、まずバイパス路閉塞手
段１８を開いて高圧側と低圧側の差圧並びに膨張機出力
を低下さ亡、膨張機差圧が設定値以下となった時点で媒
体閉塞手段１６を閉じる。以上、膨張機差圧を検出して
媒体閉塞手段１６．１８を制御する例を示したが、差圧
の代わシに膨張機出力を演出して同様の動作を行っても
よい。
バイパス路閉塞手段１８を用いずに、いきなり媒体閉塞
手段１６を開閉することも考えられるが、起動、停止時
の圧力変動並びに構成機器に与える衝撃が大きく、構成
機器の破損を生ずる恐れがある。本実施例に示すように
、高圧側と低圧側の差圧の時間変化の割分を小さくする
ことにより、安全性の高い起動、停止動作が可能となる
。
手段１６を開閉することも考えられるが、起動、停止時
の圧力変動並びに構成機器に与える衝撃が大きく、構成
機器の破損を生ずる恐れがある。本実施例に示すように
、高圧側と低圧側の差圧の時間変化の割分を小さくする
ことにより、安全性の高い起動、停止動作が可能となる
。
〔発明の効果〕
フレオン等の低沸点媒体を用い、膨張機差圧が１５Ｌｑ
／ｃｒｒｔ以下の中小出力の動力発生機関においては、
従来の大出力の火力発電所において用いられている高価
格で精密な制呻法は不要で、本発明で示したような簡単
な制御法がより有効である。
／ｃｒｒｔ以下の中小出力の動力発生機関においては、
従来の大出力の火力発電所において用いられている高価
格で精密な制呻法は不要で、本発明で示したような簡単
な制御法がより有効である。
すなわち大規模ランキン機関は、製鉄所の廃熱回収等大
形プラントの省エネルギ施策に寄与でき、その設備費に
ついても数億円のオーダーである。
形プラントの省エネルギ施策に寄与でき、その設備費に
ついても数億円のオーダーである。
発電容量と設備費によって決まる回数年数についても、
大規模なもの程有利であり、２年程度が通例となってい
る。大規模のものは、発電機の調速手段として高価では
あるが従来の発電所のシステムを適用しており、（調速
装置）／（設備）の費用の比が小さいために充分採算が
とれる。
大規模なもの程有利であり、２年程度が通例となってい
る。大規模のものは、発電機の調速手段として高価では
あるが従来の発電所のシステムを適用しており、（調速
装置）／（設備）の費用の比が小さいために充分採算が
とれる。
一方、本発明の対象となる小・中容量規模のランキン機
関は、大形のものと異なり、小・中工場からの産業廃熱
にも適用できる。しかしながら設備費と容量の関係を見
ると、容量が小さくなる程、単位ｇＭ当りの設備費は増
大し回収年数が延びることになる。そのため調速手段と
して従来の方法を適用するよりも大負荷（商用電源）を
接続した発電１Ｌ動機の適用の方にメリットがある。
関は、大形のものと異なり、小・中工場からの産業廃熱
にも適用できる。しかしながら設備費と容量の関係を見
ると、容量が小さくなる程、単位ｇＭ当りの設備費は増
大し回収年数が延びることになる。そのため調速手段と
して従来の方法を適用するよりも大負荷（商用電源）を
接続した発電１Ｌ動機の適用の方にメリットがある。
廚Ｆに動機を適用した場合、各機械ロス、流体ロスを越
える出力が得られない状態では、発電電動機は電動機と
して作動するため、外部より電力を供給してやる必要が
ある。小・中容量機の設備費回収年を減らすためには極
力外部依存度を少なくする必要があり、本発明はその意
味からかなり有効でろる。また暴走に関する保護装置と
しての効果もあり、安全性９同収年短縮の両面で有効で
ある。
える出力が得られない状態では、発電電動機は電動機と
して作動するため、外部より電力を供給してやる必要が
ある。小・中容量機の設備費回収年を減らすためには極
力外部依存度を少なくする必要があり、本発明はその意
味からかなり有効でろる。また暴走に関する保護装置と
しての効果もあり、安全性９同収年短縮の両面で有効で
ある。
以上示したように、本発明によれば、膨張機と液ポンプ
の直結している動力発生装置において、円滑な起動、停
止運転が可能になる。
の直結している動力発生装置において、円滑な起動、停
止運転が可能になる。
第１図は従来のランキン機関の系統図、第２図は第一の
実施例の系統図、第３図は第二の実施何分 励時の状態変化図、第７図は同じく停止時の状態変化図
である。 １・・・膨張愼、２・・・凝縮器、３・・・作動流体ポ
ンプ、４・・・蒸気発生器、５・・・＠峨亀動機、６・
・・発電電動・除用スイッチ、７・・・電動機、８・・
・電動機用スイッチ、１２・・・差圧検知手段、１３・
・・時間遅れ手段。 扁 １ 図 冨 ？ 図 ’％３ 図 第 ４ 図 箔７図 第 ３ 図
実施例の系統図、第３図は第二の実施何分 励時の状態変化図、第７図は同じく停止時の状態変化図
である。 １・・・膨張愼、２・・・凝縮器、３・・・作動流体ポ
ンプ、４・・・蒸気発生器、５・・・＠峨亀動機、６・
・・発電電動・除用スイッチ、７・・・電動機、８・・
・電動機用スイッチ、１２・・・差圧検知手段、１３・
・・時間遅れ手段。 扁 １ 図 冨 ？ 図 ’％３ 図 第 ４ 図 箔７図 第 ３ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １１回転動力を取出す膨張機、該膨張機に接続された回
転電機、前記膨張機で膨張した作動流体を液化する凝縮
器、前記液化作動流体を圧送する手段としての作動流体
ポンプ、前記作動流体ポンプにより圧送された前記液化
作動流体を蒸発せしめる蒸気発生器並びに前記膨張機、
凝縮器、作動流体ポンプ、蒸気発生器を連結、導通せし
める配管にて構成されるランキン機関において、前記膨
張機の作動流体入口、出口の圧力差を検知する圧力差検
知手段及び該圧力差検知手段の出力に応答して前記回転
電機を制御する手段を備えたことを特徴とするランキン
機関。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のランキン機関におい
て、前記回転電機は発電電動機でちり、前記圧力差検知
手段からの信号により前記発電電動機を始動せしめるこ
とを特徴とするランキン機関。 ３、特許請求の範囲第２項に記載のランキン機関におい
て、前記圧力差検知手段からの信号により前記作動流体
ポンプを停止させ、次いである時間遅れの後に前記発電
電動機を停止せしめることを特徴とするランキン機関。 ４、特許請求の範囲第２項に記載のランキン機関におい
て、前記作動流体ポンプを手動にて停止させた後、前記
圧力差検知手段からの信号により前記発電電動機を停止
せしめることを特徴とするランキン機関。 ５、膨張機、該膨張機に接続された負荷凝縮器、作動流
体ポンプおよび蒸気発生器を備え、膨張機と作動流体ポ
ンプを直結し、その液ポンプの入口側と出口側をバイノ
くス路を介して連通してなるランキン機関において、膨
張機入口側に作動流体閉塞手段、蒸気発生器人口側に逆
止弁、前記バイパス路上に作動流体閉塞手段、膨張機入
口並びに出口側に圧力検知手段を設け、該圧力検知手段
の出力で前記作動流体閉塞手段を制御することを特徴と
するランキン機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011536A JPS59138707A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | ランキン機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58011536A JPS59138707A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | ランキン機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59138707A true JPS59138707A (ja) | 1984-08-09 |
Family
ID=11780680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58011536A Pending JPS59138707A (ja) | 1983-01-28 | 1983-01-28 | ランキン機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59138707A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6962056B2 (en) | 2002-11-13 | 2005-11-08 | Carrier Corporation | Combined rankine and vapor compression cycles |
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-
1983
- 1983-01-28 JP JP58011536A patent/JPS59138707A/ja active Pending
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