KR101576367B1 - 배열 회수 장치 - Google Patents

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KR101576367B1
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마사요시 마츠무라
가즈오 다카하시
유타카 나루카와
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가부시키가이샤 고베 세이코쇼
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Abstract

배열 회수 장치이며, 수증기 혹은 가스로 이루어지는 가열 매체가 흐르는 가열 매체 유로와 작동 매체 유로를 갖는 증발기와, 팽창기와, 회전기와, 응축기와, 펌프와, 가열 매체 유로에 공급되는 가열 매체의 압력, 가열 매체 유로로부터 유출된 가열 매체의 압력, 작동 매체 유로로부터 유출된 작동 매체의 압력 및 작동 매체 유로에 유입되는 작동 매체의 압력 중 적어도 하나를 검출하는 압력 센서와, 측정 기간 내에 있어서, 미리 취득한 압력 센서의 검출값에 관련되는 대표값을 기준으로 하는 변동 허용 범위의 상한값 이상 및 하한값 이하인 것을 나타내는 취득값이 취득되었을 때, 작동 매체 유로에의 작동 매체의 유입량을 감소시키는 제어부를 구비한다. 이러한 구성에 의해, 수증기 혹은 가스로 이루어지는 가열 매체가 공급되는 증발기 내에서 발생하는 워터 해머 현상의 현재화를 억제한다.

Description

배열 회수 장치 {EXHAUST HEAT RECOVERY DEVICE}
본 발명은, 배열 회수 장치에 관한 것이다.
종래, 공장 등으로부터 배출되는 수증기 혹은 가스의 열을 회수하는 배열 회수 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2012-255400호에는, 증기로 이루어지는 가열 매체가 공급되는 증발기와, 증발기로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 팽창기에 접속된 발전기와, 팽창기로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 응축기로부터 유출된 작동 매체를 가압하여 증발기로 송출하는 펌프를 구비한 배열 회수 장치가 개시되어 있다. 증발기는, 작동 매체가 흐르는 작동 매체 유로와, 가열 매체가 흐르는 가열 매체 유로를 갖는다. 통상, 가열 매체 유로 내에는, 당해 가열 매체 유로에 공급된 가열 매체인 증기가 응축됨으로써 생성된 액체(드레인이나 미스트)가 존재한다. 또한, 작동 매체 유로 내에는, 액상의 작동 매체가 존재한다.
상기 선행 기술의 배열 회수 장치에서는, 가열 매체로서 공장 등으로부터 배출되는 증기 등이 사용되고 있어, 가열 매체의 온도가 급격하게 상승하는 경우가 있다. 이 경우, 증발기 내에서, 이른바 워터 해머 현상이 발생할 수 있는 것이 알려져 있다. 이 워터 해머 현상은, 주로 이하의 원리에 의해 발생하고 있다고 추측된다.
(1) 급격하게 온도 상승한 가열 매체(증기나 고온 가스)가 가열 매체 유로 내에 공급되면, 이 가열 매체는, 가열 매체 유로 내의 액체(드레인 혹은 미스트)로 냉각됨으로써 응축되고, 이에 의해 급격하게 가열 매체의 체적이 작아진다. 그렇게 하면, 가열 매체 유로 내에 상대적으로 압력이 낮은 부분이 발생한다. 이 결과, 그 상대적으로 압력이 낮은 부분을 향해 가열 매체 유로 내의 액체가 이동함으로써 이 액체가 당해 가열 매체 유로의 내면에 충돌한다.
(2) 급격하게 온도 상승한 가열 매체에 의해 작동 매체 유로 내의 액상의 작동 매체가 데워져 급격하게 증발한다. 그렇게 하면, 가스상의 작동 매체에 미스트상의 작동 매체가 수반됨으로써 작동 매체 유로 내에 상대적으로 압력이 낮은 부분이 발생한다. 이 결과, 그 상대적으로 압력이 낮은 부분을 향해 작동 매체 유로 내의 액상 또는 미스트상의 작동 매체가 이동함으로써 이 작동 매체가 당해 작동 매체 유로의 내면에 충돌한다.
본 발명의 목적은, 수증기 혹은 가스로 이루어지는 가열 매체가 공급되는 증발기 내에서 발생하는 워터 해머 현상의 현재화(顯在化)를 억제하는 것이다.
본 발명자들은, 상기한 원리로부터, 워터 해머 현상은, 가열 매체 유로 내의 가열 매체의 급격한 압력 변화 또는 작동 매체 유로 내의 작동 매체의 급격한 압력 변화에 기인하여 발생하고 있다고 추측되므로, 이 압력 변화를 감시함으로써 워터 해머 현상의 발생 내지 현재화를 억제 가능한 것에 상도하였다.
본 발명은 이러한 관점으로부터 이루어진 것이며, 수증기 혹은 가스로 이루어지는 가열 매체가 흐르는 가열 매체 유로와 작동 매체가 흐르는 작동 매체 유로를 갖는 증발기와, 상기 증발기로부터 유출된 상기 작동 매체가 유입되는 팽창기와, 상기 팽창기에 접속된 회전기와, 상기 팽창기로부터 유출된 상기 작동 매체를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 유출된 상기 작동 매체를 가압하여 상기 증발기로 송출하는 펌프와, 상기 가열 매체 유로에 공급되는 상기 가열 매체의 압력, 상기 가열 매체 유로로부터 유출된 상기 가열 매체의 압력, 상기 작동 매체 유로로부터 유출된 상기 작동 매체의 압력 및 상기 작동 매체 유로에 유입되는 상기 작동 매체의 압력 중 적어도 하나를 검출하는 압력 센서와, 측정 기간 내에 있어서, 미리 취득한 상기 압력 센서의 검출값에 관련되는 대표값을 기준으로 하는 변동 허용 범위의 상한값 이상 및 하한값 이하인 것을 나타내는 취득값이 취득되었을 때, 상기 작동 매체 유로에의 상기 작동 매체의 유입량을 감소시키는 제어부를 구비하는 배열 회수 장치를 제공한다.
본 발명에서는, 워터 해머 현상의 발생 원인이라 추측되는 가열 매체 유로 내의 가열 매체의 압력 변화 또는 작동 매체 유로 내의 작동 매체의 압력 변화를 감시하기 위해, 가열 매체의 압력 또는 작동 매체의 압력을 검출하는 압력 센서가 설치되어 있다. 그리고, 상기 측정 기간 내에 있어서, 상기 변동 허용 범위의 상한값 이상 및 하한값 이하인 것을 나타내는 취득값이 취득되었을 때(변동 허용 범위를 초과하여 급격하게 상하로 변동되었을 때), 즉, 워터 해머 현상이 발생할 것이라 추측되는 조건을 만족시켰을 때, 제어부는, 작동 매체 유로에의 작동 매체의 유입량을 감소시킨다. 이에 의해, 작동 매체 유로에 있어서의 작동 매체의 액면이 저하되므로, 가열 매체 유로를 흐르는 가열 매체가 작동 매체 유로 내의 액상의 작동 매체와의 열교환에 의해 잃게 되는 열량이 줄어든다. 즉, 가열 매체를 냉각하는 매체량이 감소하므로, 가열 매체의 급격한 응축이 억제되고, 이에 의해, 가열 매체 유로에 있어서 상대적으로 압력이 낮아지는 부분이 감소한다. 따라서, 가열 매체 유로 내의 액체가 당해 가열 매체 유로의 내면에 충돌하는 워터 해머 현상의 현재화가 억제된다. 또한, 증발기에 있어서의 작동 매체 유로에의 작동 매체의 유입량을 감소시킴으로써 작동 매체 유로 내의 작동 매체의 액면이 저하되고, 이에 의해 증발기 전체의 온도가 상승한다. 그렇게 하면, 작동 매체 유로에 있어서 상대적으로 압력이 낮아지는 부분이 감소하므로, 액상 또는 미스트상의 작동 매체가 작동 매체 유로의 내면에 충돌하는 워터 해머 현상의 현재화가 억제된다.
이 경우에 있어서, 상기 제어부는, 미리 설정된 설정 기간 내에 복수회 취득된 상기 검출값의 이동 평균값을 상기 대표값으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 대표값이, 상기 설정 기간의 각 검출값에 기초하여 평활화된 이동 평균값이므로, 안정된 제어가 가능해진다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 측정 기간 내에 상기 취득값이 취득되었을 때, 상기 펌프의 회전수를 저하시켜도 된다.
이와 같이 하면, 상기 조건을 만족시켰을 때, 펌프의 회전수가 저하됨으로써 작동 매체 유로에 유입되는 작동 매체의 유량이 감소하므로, 워터 해머 현상의 현재화가 억제된다.
혹은, 본 발명에 있어서, 상기 펌프로부터 송출된 상기 작동 매체를 상기 응축기와 상기 펌프 사이로 복귀시키는 복귀 유로와, 상기 복귀 유로에 설치된 복귀 밸브를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 측정 기간 내에 상기 취득값이 취득되었을 때, 상기 복귀 밸브의 개방도를 크게 해도 된다.
이와 같이 해도, 상기 조건을 만족시켰을 때, 펌프로부터 송출된 작동 매체의 일부가 당해 펌프와 응축기 사이로 복귀됨으로써 작동 매체 유로에 유입되는 작동 매체의 유량이 감소하므로, 워터 해머 현상의 현재화가 억제된다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 수증기 혹은 가스로 이루어지는 가열 매체가 공급되는 증발기 내에서 발생하는 워터 해머 현상의 현재화를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 배열 회수 장치의 구성의 개략을 도시하는 도면.
도 2는 가열 매체의 온도가 급상승하였을 때의 가열 매체의 압력 변화 및 작동 매체의 압력 변화를 나타내는 그래프.
도 3은 제어부의 제어 내용의 개략을 나타내는 흐름도.
도 4는 제1 실시 형태의 압력 센서를 설치하는 개소를 다르게 한 예를 나타내는 도면.
도 5는 제1 실시 형태의 압력 센서를 설치하는 개소를 다르게 한 예를 나타내는 도면.
도 6은 제1 실시 형태의 압력 센서를 설치하는 개소를 다르게 한 예를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 배열 회수 장치의 구성의 개략을 도시하는 도면.
(제1 실시 형태)
본 발명의 제1 실시 형태의 배열 회수 장치에 대해, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 이 배열 회수 장치는, 증발기(10)와, 증발기(10)로부터 유출된 작동 매체가 유입되는 팽창기(12)와, 팽창기(12)에 접속된 회전기(14)와, 팽창기(12)로부터 유출된 작동 매체를 응축시키는 응축기(16)와, 응축기(16)로부터 유출된 작동 매체를 가압하는 펌프(18)와, 증발기(10), 팽창기(12), 응축기(16) 및 펌프(18)를 이 순서로, 직렬로 접속하는 순환 유로(20)와, 압력 센서(22)와, 증발기(10)에의 작동 매체의 유입량을 제어하는 제어부(24)를 구비하고 있다.
증발기(10)는, 수증기 혹은 가스로 이루어지는 가열 매체가 흐르는 가열 매체 유로(10a)와, 작동 매체가 흐르는 작동 매체 유로(10b)를 갖고 있다. 작동 매체 유로(10b) 내를 흐르는 작동 매체는, 가열 매체 유로(10a) 내를 흐르는 가열 매체와 열교환됨으로써 증발한다. 작동 매체 유로(10b)는, 순환 유로(20)에 접속되어 있다. 통상, 가열 매체 유로(10a) 내에는, 당해 가열 매체 유로(10a)에 공급된 가열 매체(수증기 혹은 가스)가 응축됨으로써 생성된 액체(드레인이나 미스트)가 존재한다. 또한, 작동 매체 유로(10b) 내에는, 액상의 작동 매체가 존재한다.
팽창기(12)는, 순환 유로(20)에 있어서의 증발기(10)의 하류측에 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 팽창기(12)로서, 증발기(10)로부터 배출된 가스상의 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 회전 구동되는 로터를 갖는 용적식 스크류 팽창기가 사용되고 있다. 구체적으로는, 이 팽창기(12)는 내부에 로터실이 형성된 케이싱과, 로터실 내에 회전 가능하게 지지된 암형 수형 한 쌍의 스크류 로터(로터)를 갖고 있다. 팽창기(12)에서는, 상기 케이싱에 형성된 흡기구로부터 상기 로터실에 공급된 작동 매체의 팽창 에너지에 의해 상기 스크류 로터가 회전 구동된다. 그리고, 상기 로터실 내에서 팽창됨으로써 압력이 저하된 작동 매체는, 상기 케이싱에 형성된 배출구로부터 순환 유로(20)에 배출된다. 또한, 팽창기(12)로서는, 용적식 스크류 팽창기에 한정되지 않고, 원심식의 것이나 스크롤 타입의 것 등이 사용되어도 된다.
회전기(14)는, 팽창기(12)에 접속되어 있다. 본 실시 형태에서는, 회전기(14)로서 발전기(14)가 사용되고 있다. 발전기(14)는 팽창기(12)의 한 쌍의 스크류 로터 중 한쪽에 접속된 회전축을 갖고 있다. 발전기(14)는 회전축이 상기 스크류 로터의 회전에 수반하여 회전함으로써 전력을 발생시킨다.
응축기(16)는, 순환 유로(20)에 있어서의 팽창기(12)의 하류측에 설치되어 있다. 응축기(16)는, 팽창기(12)로부터 배출된 가스상의 작동 매체를 응축시켜 액상의 작동 매체로 한다. 구체적으로는, 응축기(16)에 유입된 가스상의 작동 매체는, 당해 응축기(16)에 외부로부터 공급된 냉각 매체와 열교환됨으로써 응축된다. 응축기(16)에 공급되는 냉각 매체로서는, 예를 들어 냉각수나 공기를 들 수 있다.
펌프(18)는, 순환 유로(20)에 있어서의 응축기(16)의 하류측[증발기(10)와 응축기(16) 사이]에 설치되어 있다. 펌프(18)는, 응축기(16)에서 응축된 작동 매체를 소정의 압력까지 가압하여 순환 유로(20)에 있어서의 펌프(18)의 하류측에 송출한다. 펌프(18)로서는, 임펠러를 로터로서 구비하는 원심 펌프나, 로터가 한 쌍의 기어로 이루어지는 기어 펌프 등이 사용된다. 이 펌프(18)는, 임의의 회전수로 구동되는 것이 가능하다.
압력 센서(22)는, 가열 매체 유로(10a)에 가열 매체를 공급하는 유로에 설치되어 있고, 가열 매체 유로(10a)에 공급되는 가열 매체의 압력을 검출한다.
제어부(24)는, 압력 센서(22)에 접속되어 있고, 또한 인버터(26)를 통해 펌프(18)에 접속되어 있다. 제어부(24)의 기능에는, 산출부(24a)와, 회전수 제어부(24b)가 포함된다.
산출부(24a)는, 도 2에 나타내어지는 압력 센서(22)의 복수의 검출값을 취득하고, 이 취득한 값에 기초하여, 가열 매체의 압력[압력 센서(22)의 검출값]의 이동 평균값을 산출한다. 본 실시 형태에서는, 이동 평균의 설정 기간은, 1분∼10분 정도로 설정되어 있다.
여기서, 도 2로부터, 기간 A에서 가열 매체 유로(10a)에 공급되는 가열 매체의 온도가 급상승하고 있는 것, 및 기간 A의 후에, 가열 매체의 압력이 그 이동 평균값에 대해 급격하게 상하로 변동하고 있는 기간 B가 존재하는 것을 알 수 있다. 그리고, 이 변동하고 있는 기간 B에 워터 해머 현상이 현재화될 수 있는 것이 확인되어 있다. 또한, 도 2에는, 가열 매체의 압력 및 작동 매체의 압력 각각에 대해, 이동 평균값에 더하여, 이 이동 평균값에 대해 5％ 높은 값, 5％ 낮은 값, 10％ 높은 값 및 10％ 낮은 값이 나타내어져 있다.
본 실시 형태에서는, 압력 센서(22)의 검출값이, 상기 이동 평균값을 기준으로 한 상하로의 변동이 허용되는 범위(워터 해머 현상이 현재화되지 않는 범위)로서 변동 허용 범위가 설정된다. 구체적으로, 변동 허용 범위의 상한값은, 상기 이동 평균값에 대해 5％ 높은 검출값으로 설정되고, 변동 허용 범위의 하한값은, 상기 이동 평균값에 대해 5％ 낮은 검출값으로 설정되어 있다. 또한, 압력 센서(22)의 검출값을 측정하는 기간으로서, 설정 기간과 동일하거나 그것보다도 짧은 기간이며, 10초∼1분 정도로 설정된 측정 기간이 설정되어 있다.
회전수 제어부(24b)는, 설정 기간 후의 측정 기간 내에, 상기 이동 평균값에 대해 5％ 이상 높은 검출값과 상기 이동 평균값으로부터 5％ 이상 낮은 검출값을 취득하였을 때(이동 평균값에 대해 급격하게 상하로 변동되는 검출값을 취득하였을 때), 인버터(26)를 통해 펌프(18)의 회전수를 감소시킴으로써 작동 매체 유로(10b)에의 작동 매체의 유입량을 감소시킨다.
다음으로, 도 3을 참조하면서, 제어부(24)의 제어 내용에 대해 설명한다.
우선, 본 배열 회수 장치를 기동시킨다(스텝 S10). 그렇게 하면, 산출부(24a)는 압력 센서(22)의 복수의 검출값을 정기적으로 취득한다(스텝 S11).
그리고, 산출부(24a)는 순차 갱신되는 설정 기간(1분∼10분 정도)마다, 상기 복수의 검출값의 이동 평균값을 산출한다(스텝 S12).
그 후, 회전수 제어부(24b)는 측정 기간(10초∼1분 정도) 내에, 상기 이동 평균값에 대해 5％ 이상 높은 검출값과 상기 이동 평균값으로부터 5％ 이상 낮은 검출값을 취득하였는지 여부를 판단한다(스텝 S13).
그 결과, 측정 기간 내에 상기 5％ 이상 높은 값과 상기 5％ 이상 낮은 값을 취득하였다고 판단하였을 때, 회전수 제어부(24b)는 인버터(26)를 통해 펌프(18)의 회전수를 감소시킴으로써 작동 매체 유로(10b)에의 작동 매체의 유입량을 감소시킨다(스텝 S14).
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 배열 회수 장치에서는, 워터 해머 현상의 발생 원인이라 추측되는 가열 매체 유로(10a) 내의 가열 매체의 압력 변화를 감시하기 위해, 가열 매체의 압력을 검출하는 압력 센서(22)가 설치되어 있다. 그리고, 측정 기간 내에 있어서, 상기 이동 평균값에 대해 5％ 이상 높은 값 및 5％ 이상 낮은 값이 취득되었을 때, 즉, 워터 해머 현상이 발생할 것이라 추측되는 조건을 만족시켰을 때, 제어부(24)는 펌프(18)의 회전수를 감소시킴으로써 작동 매체 유로(10b)에의 작동 매체의 유입량을 감소시킨다. 이에 의해 작동 매체 유로(10b)에 있어서의 작동 매체의 액면이 저하되므로, 가열 매체 유로(10a)를 흐르는 가열 매체가 작동 매체 유로(10b) 내의 액상의 작동 매체와의 열교환에 의해 잃게 되는 열량이 줄어든다. 즉, 가열 매체를 냉각하는 매체량이 감소하므로, 가열 매체의 급격한 응축이 억제되고, 이에 의해 가열 매체 유로(10a)에 있어서 상대적으로 압력이 낮아지는 부분이 감소한다. 따라서, 가열 매체 유로(10a) 내의 액체가 당해 가열 매체 유로(10a)의 내면에 충돌하는 워터 해머 현상의 현재화가 억제된다. 또한, 증발기(10)에 있어서의 작동 매체 유로(10b)에의 작동 매체의 유입량을 감소시킴으로써 작동 매체 유로(10b) 내의 작동 매체의 액면이 저하되고, 이에 의해 증발기(10) 전체의 온도가 상승한다. 그렇게 하면, 작동 매체 유로(10b)에 있어서 상대적으로 압력이 낮아지는 부분이 감소하므로, 액상 또는 미스트상의 작동 매체가 작동 매체 유로(10b)의 내면에 충돌하는 워터 해머 현상의 현재화가 억제된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 변동 허용 범위의 기준으로서, 설정 기간에 취득된 각 검출값에 기초하여 평활화된 값인 이동 평균값이 사용되고 있으므로, 안정된 제어가 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에서는, 압력 센서(22)가 가열 매체 유로(10a)에 가열 매체를 공급하는 유로에 설치된 예가 나타내어졌지만, 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 압력 센서(22)는 가열 매체 유로(10a)로부터 유출된 가열 매체가 흐르는 유로에 설치되어도 된다. 이 경우라도, 압력 센서(22)로부터는, 도 2에 나타내어지는 가열 매체의 압력 변화와 마찬가지의 거동을 나타내는 검출값이 검출된다.
혹은, 압력 센서(22)는 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 순환 유로(20)에 있어서의 작동 매체 유로(10b)의 상류측[작동 매체 유로(10b)와 펌프(18) 사이]에 설치되어도 된다. 이 경우, 압력 센서(22)에 의해 검출되는 작동 매체의 압력은, 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 가열 매체의 압력 변화와 마찬가지인 거동을 나타낸다. 구체적으로는, 가열 매체의 압력이 그 이동 평균값에 대해 급격하게 상하로 변동되는 기간 B와 동일한 기간에, 이 압력 센서(22)의 검출값(작동 매체의 압력)이 그 이동 평균값에 대해 급격하게 상하로 변동된다.
또한, 압력 센서(22)는, 도 6에 나타내어지는 바와 같이, 순환 유로(20)에 있어서의 작동 매체 유로(10b)의 하류측[작동 매체 유로(10b)와 팽창기(12) 사이]에 설치되어도 된다. 이 경우라도, 압력 센서(22)로부터는, 도 2에 나타내어지는 작동 매체의 압력 변화와 마찬가지인 거동을 나타내는 검출값이 검출된다.
또한, 압력 센서(22)는 가열 매체 유로(10a)에 가열 매체를 공급하는 유로, 가열 매체 유로(10a)로부터 유출된 가열 매체가 흐르는 유로, 순환 유로(20)에 있어서의 작동 매체 유로(10b)의 상류측 및 순환 유로(20)에 있어서의 작동 매체 유로(10b)의 하류측 중 어느 2개소 이상에 설치되어도 된다. 이 경우, 회전수 제어부(24b)는 측정 기간 내에 있어서, 각 센서 중 적어도 하나로부터, 당해 센서의 검출값에 기초하여 산출되는 이동 평균값에 대해 5％ 이상 높은 검출값과 상기 이동 평균값으로부터 5％ 이상 낮은 검출값을 취득하였을 때에, 작동 매체 유로(10b)에의 작동 매체의 유입량을 감소시킨다.
또한, 본 실시 형태에서는, 이동 평균값에 대해 곱하는 비율을 10％로 설정해도 된다. 이에 의해, 회전수 제어부(24b)의 오동작을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태의 배열 회수 장치의 구성의 개략을 나타내고 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 다른 부분에 대해서만 설명을 행하고, 제1 실시 형태와 동일한 구조, 작용 및 효과의 설명은 생략한다.
본 실시 형태의 배열 회수 장치는, 펌프(18)로부터 송출된 작동 매체를 응축기(16)와 펌프(18) 사이로 복귀시키는 복귀 유로(28)와, 이 복귀 유로(28)에 설치된 복귀 밸브(30)를 구비하고 있다. 그리고, 제어부(24)는 제1 실시 형태의 회전수 제어부(24b) 대신에 복귀 밸브(30)의 개방도를 제어하는 밸브 제어부(24c)를 갖고 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 제어부(24)의 제어 내용에 대해, 제1 실시 형태의 그것과 다른 개소를 설명한다.
스텝 S12의 후, 밸브 제어부(24c)는 측정 기간(10초∼1분 정도) 내에, 상기 이동 평균값에 대해 5％ 이상 높은 검출값과 상기 이동 평균값으로부터 5％ 이상 낮은 검출값을 취득하였는지 여부(상기 검출값이 이동 평균값에 대해 5％ 이상 상하로 급격하게 변동되었는지 여부)를 판단한다(스텝 S13).
그 결과, 측정 기간 내에 상기 5％ 이상 높은 값과 상기 5％ 이상 낮은 값을 취득하였다고 판단하였을 때, 즉, 워터 해머 현상이 발생할 것이라 추측되는 조건을 만족시켰을 때, 밸브 제어부(24c)는 복귀 밸브(30)의 개방도를 크게 함으로써 작동 매체 유로(10b)에의 작동 매체의 유입량을 감소시킨다(스텝 S14). 또한, 스텝 S10∼스텝 S12에 대해서는, 제1 실시 형태와 동일하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 워터 해머 현상이 발생할 것이라 추측되는 조건을 만족시켰을 때, 제어부(24)는 복귀 밸브(30)의 개방도를 크게 함으로써 작동 매체 유로(10b)에의 작동 매체의 유입량을 감소시킨다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서도, 증발기(10) 내에서의 워터 해머 현상의 현재화가 억제된다. 압력 센서(22)는, 도 4 내지 도 6과 마찬가지로, 가열 매체 유로(10a)의 하류측, 순환 유로(20)에 있어서의 작동 매체 유로(10b)의 상류측, 또는 하류측에 설치되어도 된다. 또한, 가열 매체 유로(10a)의 상류측, 하류측, 순환 유로(20)의 상류측 및 하류측 중 2 이상의 개소에 복수의 압력 센서(22)가 설치되어도 된다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아닌 특허청구범위에 의해 나타내어지고, 또한 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 회전기(14)로서 발전기(14)가 예시되었지만, 회전기(14)는 이것에 한정되지 않는다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 변동 허용 범위의 기준인 대표값으로서 이동 평균값이 사용되었지만, 이 대표값은, 이동 평균값에 한정되지 않는다. 예를 들어, 대표값은, 설정 기간 내에 취득된 모든 검출값의 최대값과 최소값의 중앙의 값인 중앙값 등이어도 되고, 혹은 경험이나 실험에 기초하여 도출된 압력 센서(22)의 값인 도출값이어도 된다. 즉, 대표값은, 이동 평균값, 중앙값, 도출값 등의 압력 센서(22)의 검출값에 관련되는 값이며, 설정 기간 내에 있어서의 압력 레벨을 대표하는 값이면 된다. 또한, 대표값으로서 도출값을 사용하는 경우, 이 대표값은 제어부(24)에 미리 기억시켜 두어도 된다. 그리고, 회전수 제어부(24b) 또는 밸브 제어부(24c)는 그 대표값을 기준으로 하여 상하로의 변동이 허용되는 변동 허용 범위의 상한값 이상 및 하한값 이하인 것을 나타내는 검출값이 취득되었을 때, 작동 매체 유로(10b)에의 작동 매체의 유입량을 감소시키면 된다. 또한, 변동 허용 범위의 상한값 이상 및 하한값 이하인 것을 나타내는 취득값으로서, 반드시 압력 센서(22)의 검출값 자체를 사용할 필요는 없고, 당해 검출값이 상기 상한값 및 상기 하한값을 각각 초과한 횟수 등, 압력 센서(22)의 검출값에 기초하는 값을 사용해도 된다. 이 경우, 회전수 제어부(24b) 또는 밸브 제어부(24c)는, 측정 기간 내에, 압력 센서(22)의 검출값이 상기 상한값 및 상기 하한값을 소정 횟수 초과하였을 때, 작동 매체 유로(10b)로의 작동 매체의 유입량을 감소시킨다.

Claims (4)

  1. 수증기 혹은 가스로 이루어지는 가열 매체가 흐르는 가열 매체 유로와 작동 매체가 흐르는 작동 매체 유로를 갖는 증발기와,
    상기 증발기로부터 유출된 상기 작동 매체가 유입되는 팽창기와,
    상기 팽창기에 접속된 회전기와,
    상기 팽창기로부터 유출된 상기 작동 매체를 응축시키는 응축기와,
    상기 응축기로부터 유출된 상기 작동 매체를 가압하여 상기 증발기로 송출하는 펌프와,
    상기 가열 매체 유로에 공급되는 상기 가열 매체의 압력, 상기 가열 매체 유로로부터 유출된 상기 가열 매체의 압력, 상기 작동 매체 유로로부터 유출된 상기 작동 매체의 압력 및 상기 작동 매체 유로에 유입되는 상기 작동 매체의 압력 중 적어도 하나를 검출하는 압력 센서와,
    측정 기간 내에 있어서, 미리 취득한 상기 압력 센서의 검출값에 관련되는 대표값을 기준으로 하는 변동 허용 범위의 상한값 이상 및 하한값 이하인 것을 나타내는 취득값이 취득되었을 때, 상기 작동 매체 유로에의 상기 작동 매체의 유입량을 감소시키는 제어부를 구비하는, 배열 회수 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는, 미리 설정된 설정 기간 내에 복수회 취득된 상기 검출값의 이동 평균값을 상기 대표값으로 하는, 배열 회수 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 측정 기간 내에 상기 취득값이 취득되었을 때, 상기 펌프의 회전수를 저하시키는, 배열 회수 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펌프로부터 송출된 상기 작동 매체를 상기 응축기와 상기 펌프 사이로 복귀시키는 복귀 유로와, 상기 복귀 유로에 설치된 복귀 밸브를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 측정 기간 내에 상기 취득값이 취득되었을 때, 상기 복귀 밸브의 개방도를 크게 하는, 배열 회수 장치.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6170487B2 (ja) * 2014-12-22 2017-07-26 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置
JP6647922B2 (ja) * 2015-07-16 2020-02-14 株式会社神戸製鋼所 熱エネルギー回収装置及びその起動方法
CN109292902A (zh) * 2018-11-02 2019-02-01 江西晶昊盐化有限公司 一种氨碱法制碱废液余热回收技术
CN112459983B (zh) * 2020-11-24 2022-03-01 清华四川能源互联网研究院 一种含压缩空气储能的综合供能系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009264353A (ja) 2008-04-30 2009-11-12 Sanden Corp 内燃機関の廃熱利用装置
JP2012202269A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Kobe Steel Ltd バイナリー発電装置及びその制御方法
JP2012255400A (ja) 2011-06-09 2012-12-27 Kobe Steel Ltd 発電装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3948054A (en) * 1973-07-27 1976-04-06 Westinghouse Electric Corporation Steam turbine blade protection system and method especially for electric power plants
JPS5329403A (en) * 1976-08-31 1978-03-18 Toshiba Corp Turbine control equipment
JPS5587806A (en) * 1978-12-25 1980-07-03 Fuji Electric Co Ltd Load limit follow-up device for steam turbine
JP2001355408A (ja) * 2000-06-14 2001-12-26 Babcock Hitachi Kk タービン蒸気流量制御方法と装置
JP4310132B2 (ja) * 2003-05-13 2009-08-05 株式会社荏原製作所 発電装置
GB2436129A (en) * 2006-03-13 2007-09-19 Univ City Vapour power system
JP4875546B2 (ja) * 2007-06-13 2012-02-15 株式会社荏原製作所 排熱発電装置、排熱発電装置の作動媒体蒸気過熱度制御方法
US8813498B2 (en) * 2010-06-18 2014-08-26 General Electric Company Turbine inlet condition controlled organic rankine cycle
JP2012077619A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プラントシステム
SE535318C2 (sv) * 2010-12-01 2012-06-26 Scania Cv Ab Arrangemang och förfarande för att omvandla värmeenergi till mekanisk energi
JP5055451B1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-24 三菱重工業株式会社 低圧蒸気タービン
JP5596631B2 (ja) * 2011-06-30 2014-09-24 株式会社神戸製鋼所 バイナリ発電装置
JP2013040597A (ja) * 2011-08-19 2013-02-28 Kobe Steel Ltd 太陽熱を利用したバイナリ発電装置及びバイナリ発電方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009264353A (ja) 2008-04-30 2009-11-12 Sanden Corp 内燃機関の廃熱利用装置
JP2012202269A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Kobe Steel Ltd バイナリー発電装置及びその制御方法
JP2012255400A (ja) 2011-06-09 2012-12-27 Kobe Steel Ltd 発電装置

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